Antenna

ПЕТЛЕВОЙ ВИБРАТОР В АНТЕННЕ INVERTED V

Петлевой вибратор в антенне Inverted V

В настоящее время KB антенна «Inverted V» («перевернутая V») достаточно хорошо известна коротковолновикам. Это простая в изготовлении и установке антенна с круговой диаграммой направленности, параметры которой в основном соответствуют параметрам полуволнового диполя. Так, в диапазоне 80 м с такой антенной, установленной на крыше двухэтажного дома, при мощности передатчика около 20 Вт, работая SSB, в районе полуночи, когда стихает шум на диапазоне, удается проводить связи на расстояния до 2500 км. При этом RS достигает 56.

По-видимому, первое описание на русском языке антенны «Inverted V», в двухдиапазонном исполнении (80 и 40 м) в виде комбинированной системы с общей точкой питания отдельных полуволновых вибраторов приведено в (1). С тех пор было предложено много модификаций антенн «Inverted V». Собственно антенна «Inverted V» представляет собой полуволновой диполь, расположенный в вертикальной плоскости под углом 90°, причем точка питания поднята вверх, а концы вибраторов опущены к земле, что позволяет обойтись при установке антенны одной мачтовой опорой.

В то же время, в диапазонах УКВ для телевизионного приема широко применяется полуволновой шлейфовый вибратор Пистолькорса (петлевой вибратор) — и как одиночный элемент, и в составе более сложных антенн «волновой канал». Петлевой вибратор, по сравнению с полуволновым вибратором, имеет более высокий коэффициент усиления. Иногда с этой же целью применяют двойной петлевой вибратор, состоящий из параллельно соединенных на концах трех полуволновых вибраторов. Информацию по этим антеннам можно найти в (2).

По сравнению с полуволновыми вибраторами, петлевые вибраторы более широкополосны, что особенно полезно на диапазонах 80 и 40 м, и кроме того, они позволяют непосредственно соединить среднюю точку второго вибратора с мачтой, поскольку в этой точке имеет место узел напряжения. Соединения на концах могут быть выполнены в виде подвижных короткозамыкающих перемычек, с помощью которых легко подбирается резонансная длина петлевого вибратора. Для этого достаточно перемещать короткозамыкающие перемычки. Резонансная длина у петлевого вибратора, как и у полуволнового вибратора, несколько меньше половины длины волны.

Однако у петлевых вибраторов есть один существенный недостаток. Как показано в (2), петлевой вибратор применяется для работы на одном диапазоне, т.к. параллельное соединение в точках питания петлевых вибраторов на разные диапазоны недопустимо. Это обусловлено тем, что нерабочий петлевой вибратор при таком соединении выполняет роль короткозамыкающего шунта, вследствие чего параметры антенны в требуемом диапазоне частот могут резко ухудшиться. От этого недостатка можно избавиться, применив релейную коммутацию в точке питания вибраторов.

Как известно, входное сопротивление петлевого вибратора, выполненного из двух одинаковых тонких проводников, составляет 292,4 Ом, двойного петлевого вибратора — 657,9 Ом. Изменяя диаметр проводников, а также соотношение диаметра и расстояния между проводниками, можно регулировать входное сопротивление. Для согласования петлевого и двойного петлевого вибраторов с 75-омными фидером можно применить трансформаторы типа длинной линии, выполненные на ферритовых кольцах. Для петлевого вибратора требуется трансформатор с коэффициентом трансформации 4:1, а для двойного петлевого вибратора — 9:1.

Таким образом, напрашивается вывод, что петлевой или двойной петлевой вибратор, выполненный в виде «Inverted V», будет иметь определенные преимущества по сравнению с «классическим» исполнением этой антенны в виде полуволнового вибратора. На рис.1 и 2 (выше) приведены примеры расположения полотна антенны петлевого вибратора и двойного петлевого вибратора, выполненных в виде «Inverted V», относительно мачтовой опоры.

Удивительно, что при заведомо большем усилении и широкополосности, петлевые вибраторы не получили широкого распространения на КВ. Это, по-видимому, обусловлено трудностями создания многодиапазонных антенн путем параллельного соединения в точках питания и большего расхода провода.

P.S.

Сама антенна «Inverted V» может быть выполнена различными способами. Она может быть расположена вертикально или горизонтально. В случае вертикального расположения относительно земли она может быть выполнена с опущенной вниз точкой питания и поднятыми вверх концами вибраторов.

При расположении антенны «Inverted V» в горизонтальной плоскости получается направленная антенна с максимумом излучения по биссектрисе угла.

Для антенны, выполненной из петлевых вибраторов, расположение полотна может быть аналогичным антенне, выполненной из обычных полуволновых вибраторов, т. е. обычное в вертикальной плоскости и необычное в горизонтальной.

Из антенны «Inverted V», изготовленной с помощью петлевых вибраторов, можно еще выполнить и горизонтальную направленную антенну.

Известен способ построения направленной антенны из двух антенн «Inverted V», расположенных в параллельных плоскостях, причем полотно каждой из антенн, расположено в вертикальной плоскости. Одна антенна активная, т. е. на нее подается питание, а другая пассивная. Такое исполнение, можно грубо интерпретировать, как простейший «волновой канал» из двух элементов.

Кроме этого следует иметь в виду, что в форме антенны «Inverted V» могут быть исполнены антенны не только с элементами из петлевых вибраторов или двойных петлевых вибраторов, но и с элементами из многократных петлевых вибраторов. Это связано с возрастанием входного сопротивления антенны и что наиболее ценно с расширением полосы рабочих частот. С возрастанием входного сопротивления антенны можно легко справиться с помощью трансформаторов типа длинной линии с соответствующими коэффициентами трансформации. И в результате исполнение такой антенны с петлевыми вибраторами более высокого порядка связано с повышенным расходом провода и сложностью изготовления конструкции.

=============================================================================================

Выбираем антенный балун (Balun)

В антенной технике широко применяют элементы, которые в радиолюбительской среде принято называть «балун» (BALUN — от английского «balanced-to-unbalanced transformer»). Они позволяют запитывать антенны с балансным (симметричным) входом коаксиальной линией. Известны два типа таких элементов, которые часто называют «BALUN по напряжению» (voltage BALUN) и «токовый BALUN» (current BALUN).

Распространено мнение, что использование балунов позволяет исключить токи по внешней оплётке коаксиального кабеля. Появление этих токов порождает так называемый «антенно-фидерный эффект». В статье BALUN по напряжению против токового BALUN — победитель только один» (Ian White. Voltage baluns versus current baluns — there’s only one winner. — RadCom, 2009, December, p. 41, 42) есть интересный сравнительный анализ этих двух типов элементов.

Дипольная антенна с симметричным входом и симметричным питанием

На рис. 1 приведена идеальная картинка того, как выглядит дипольная антенна с симметричным входом и симметричным питанием. Цветные линии условно показывают распределение электрического поля вблизи такой антенны. Обратите внимание, фидерная линия идёт вниз строго перпендикулярно полотну антенны, но и в этом случае она попадает в зону действия поля
антенны.

Иными словами, требования симметрии распространяются не только на саму антенну, но и окружающие её предметы. Более реальную ситуацию иллюстрирует рис. 2, где поле идеальной антенны искажено влиянием строений, мачт и иных металлических предметов, а также несимметричным расположением фидерной линии. Заметим, что наклонное полотно антенны (sloper) также искажает идеальную картину распределения поля, поскольку разные его участки находятся на разном удалении от земли.

Асимметрия поля приводит к появлению напряжений и токов в проводниках, окружающих антенну. Она приводит к искажению её диаграммы направленности, что радиолюбитель вряд ли заметит, но результирующая асимметрия в точке питания антенны обуславливает появление в фидерной линии синфазных ВЧ токов. А это порождает множество проблем, которые радиолюбитель уже заметит. Таких, например, как искажение сигнала из-за подвозбуждения передатчика, помехи бытовой радиоэлектронной аппаратуры при передаче и высокий уровень импульсных помех при приёме. В большей или меньшей степени эти проблемы имеют решение. И это решение лежит в подавлении синфазных ВЧ токов в фидерной линии.

Если такие токи присутствуют, фидерная линия начинает излучать при передаче (т.е. становится частью антенны). Так, эти токи проникают в помещение радиостанции, наводятся на всех металлических проводниках, начиная от сетевой проводки, телефонных линий и тому подобное. Более того, все домашние проводки сегодня в значительной степени «заражены» импульсными помехами и соответствующие им токи «в обратном направлении» проникают уже на вход приёмника Синфазные токи в фидерной линии в основном возникают в точке, где фидерная линия соединяется с антенной. И в значительной степени их может устранить «токовый BALUN«.

Точка питания антенны коаксиальной фидерной линией

На рис. 3 показан узел в точке питания антенны по коаксиальной фидерной линии. Высокочастотные токи в самой линии хорошо экранируются из-за скин-эффекта — проблемы возникают на её конце. Токи I1 (по центральному проводнику) и I2 (по внутренней поверхности оплётки) — обычные токи в коаксиальной линии. Они равны по величине и противоположны по направлению, т. е. I1=-I2. Токи 14 и 15 — токи соответственно в левой и правой половинах диполя, причём I4=I1, поскольку это токи в одном проводнике. Точка X — точка соединения внутренней и внешней сторон оплётки коаксиального кабеля с правой половиной диполя. В этой точке I5=I2-I3, где I3 — ток по внешней стороне оплётки коаксиального кабеля. Из этого следует, что токи 14 и 15 не равны и различаются как раз на величину тока 13. Другими словами, если по какой-то причине токи в половинах диполя не равны (это может быть по разным причинам), ток, составляющий их разницу, потечёт по внешней стороне оплётки, т. е. проблемы всегда начинаются в том месте, где фидер подключается к антенне.

В идеальном случае симметрии ток I3 отсутствует, но только в этом случае При малейших следах асимметрии появляется синфазный ток по оплетке кабеля. Более того, подробный анализ показывает, что он практически всегда возникает, даже если и используется «BALUN по напряжению«.

Вариантов исполнения BALUN такого типа существует несколько. Один из них с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:1 приведен на рис. 4.

Балун с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:1

Трансформатор содержит три одинаковые обмотки. При подаче на его вход напряжения U на обмотках II и III, к которым подключены нагрузки (половинки диполя), возникает напряжение U/2 — получается симметричный относительно общего провода («земли») выход. Всё хорошо, но только до того момента, пока сопротивления этих нагрузок равны.
Если антенна не идеально симметричная, нагрузки у обмоток II и III трансформатора будут разные. А этот вариант BALUN по физике своей работы будет стремиться уровнять на них напряжения. Это, в свою очередь, неизбежно приведёт к разным токам в нагрузке (т. е. разным 14 и 15 на рис. 3) и, следовательно, к появлению тока в «земляном» проводнике (внешней стороны оплётки коаксиального кабеля). Иными словами, такой BALUN при несимметричной нагрузке будет стимулировать появление синфазного тока, вместо того чтобы его подавлять. Это, конечно, несколько упрощенное представление, но и строгий анализ в этом случае даёт подобный результат.

Передача высокочастотной энергии через устройство со связью через магнитный поток накладывает свои ограничения (в частности, на выбор материала для магнитопровода). Более того, подобные устройства не любят несогласованных нагрузок. Но главное, что они могут вовсе не улучшить ситуацию с синфазными токами на оплётке кабеля. Эту задачу лучше решает «токовый BALUN». Он к тому же может улучшить и симметрию в точке питания антенны.

Один из вариантов такого BALUN показан на рис. 5.

Токовый балун

Балун представляет собой обмотку на тороидальном магнитопроводе из феррита, выполненную из коаксиального кабеля фидера. Такая обмотка не влияет на токи, протекающие внутри коаксиального кабеля, но она эффективно отсекает токи по внешней стороне его оплётки. Это, по существу, дроссель, поэтому в отечественных источниках его часто так и называют. Этот дроссель не может, конечно, устранить все проблемы, связанные с антенным эффектом фидера, но заметно уменьшает вероятность их появления.

Более того, существенно уменьшая синфазную составляющую тока по внешней стороне оплетки, он тем самым выравнивает токи в половинках антенны в точке ее питания, т. е. в какой-то мере восстанавливая симметрию антенны. Иными словами, подключённый в точке питания антенны он действительно выполняет функцию не только просто дросселя, но ещё и функцию BALUN.
Не следует забывать, что такой элемент целесообразно устанавливать и в том месте, где фидер входит на радиостанцию. Никакого симметрирования он в этом случае давать не будет — он работает чисто как дроссель. Дело в том, что прямые наводки с полотна антенны на фидер также могут приводить к появлению токов на его внешней стороне оплётки, которые, естественно, могут вызывать нежелательные эффекты.

==========================================================================================

Двухдиапазонный слопер

Двухдиапазонный слопер

Показанная на рисунке антенна SLOPER может быть установлена на минимальной площади и с успехом использована в диапазонах 40 и 160 м. Антенна изготавливается фирмой ALPHA DELTA в США.

Отрезок провода 9,76 м работает в диапазоне 7 МГц, а вся длина антенны — отрезок 8,2м+L1+отрезок 9,76 м — в диапазоне 1,8 МГц.
Катушка намотана на изолированном каркасе диаметром 42 мм, проводом ПЭВ диаметром 1 мм, виток к витку, до получения индуктивности 87,2 мкГн.
Обмотку покрывают двумя-тремя слоями водоотталкивающего клея «Феникс». Болты, шайбы и гайки крепления катушки имеют гальваническое антикоррозийное покрытие. Металлическая мачта является составной частью антенны и должна быть хорошо заземлена.
Растяжки необходимо изолировать от мачты проходными изоляторами.
Полоса пропускания антенны в диапазоне 160 м порядка 60 кГц, а в диапазоне 40 м — 500 кГц.

Настройка антенны осуществляется как путем изменения длин полотен в местах, показанных на рисунке, так и изменением внутреннего угла антенны, увеличивая или уменьшая расстояние между подстилающей поверхностью и нижней частью антенны.
Для желающих изготовить антенну на один диапазон можно рекомендовать следующую формулу расчета длины излучающей части: Lм =78/f(Mru).
Полученный отрезок включает в себя дополнительную длину, необходимую для укорочения антенны в процессе настройки.

=============================================================================================

Питание антенны вертикальная Delta Loop

На Интернет форумах для формирования излучения с вертикальной поляризацией в основном обсуждается запитка «дельты» в «нижний» (от земли) угол

Рис. 1

или на расстоянии L/4 от «нижней» точки В, т.е. вблизи земли.

Рис. 2

На рисунках 1 и 2 в точках Б и Г пучность тока, в точках А и В — пучность напряжения.

Такое решение антенны я сразу отверг: антенна и так установлена низко, а при такой запитке основное излучение происходит вблизи земли. К тому же, запитывать антенну так, как показано на рис.2, следует разве что с 9-этажки — ведь желательность размещения кабеля перпендикулярно полотну антенны никто не отменял, причем хорошо бы, чтобы и радиостанция находилась на 9-м этаже.

Известно, что наибольшая интенсивность электромагнитного излучения находится вблизи пучности тока: «мощность излучения отрезка провода антенны пропорциональна квадрату тока в этом отрезке», т.е. мощность излучения в каждом отрезке провода антенны — разная, максимальная — в пучности тока.

Для антенны, показанной на рис.1, пучность тока в точке Б находится в самом низу, а для антенны на рис.2 — чуть выше нижней части антенны, что не так уж и плохо. Тем не менее, для низковисящей «дельты» и этот вариант не подходит.

Опираясь на эти рассуждения, решил изготовить антенну с запиткой в верхней части на расстоянии L/4 от верхней точки В (рис.3).

Фактически, это «перевернутая» антенна, показанная на рис 2.

На рис.3 хорошо видно, что пучности тока (точки Б и Г) располагаются на большей высоте, а значит, максимум излучения происходит довольно далеко от
земли, что очень важно при небольшой высоте подвеса антенны. К тому же, при такой конфигурации облегчается почти перпендикулярный подвод кабеля к полотну антенны.

При 10-метровой высоте подвеса верхнего полотна получилась неплохая двухдиапазонная (40 и 20 м) антенна, установленная под наклоном, т.к. сделать ее полностью вертикальной при такой высоте подвеса невозможно. Нижняя точка антенны находится буквально в метре от земли, однако это практически не сказывается на эффективности излучения.

Здесь нужно отметить, что местоположения пучностей тока и напряжения, указанные на рис 1—3, справедливы для антенны диапазона 40 м. В диапазоне 20 м в антенне укладываются» 2 волны, пучностей тока и напряжения будет по 4, поэтому поляризация получаете комплексная — вертикально-горизонтальная.

Полотно антенны изготовлено из медного провода диаметром 2 мм в эмалевой изоляции. Дельта представляет собой равносторонний треугольник со сторонами 14,34 м, периметр — 43,02 м. Расстояния между точками А, Б, В и Г (рис. 3) равны и составляют по 10,75 м. Расстояние от узла запитки Б до верхнего угла — 3,58 м. С такими размерами резонансные частоты антенны — 7040 и 14100 кГц, пучности тока Б и Г оказываются напротив.

При соблюдении этих пропорций, в некоторых направлениях антенна может иметь определенное усиление. При необходимости удобно укорачивать нижний угол, уменьшив отрезок 3,58 м. например, до 3,50 м. Небольшая неточность расположения точек Б и Г по горизонтали не приводит к заметному ухудшению работы антенны.

От балуна в точке запитки пришлось отказаться, т.к. она подвергается ветровым нагрузкам. Поэтому в точке запитки вместо тяжелого балуна на кабеле установлены 5 ферритовых «защелок» RF-130S. По этой же причине пришлось отказаться и от какого-либо согласования в узле запитки. Экран кабеля подключен к верхней части антенны, центральный провод — к нижней.

Наиболее актуальные характеристики антенны (полное входное сопротивлении и КСВ) снимались анализатором АА-ЗЗОМ с помощью полуволнового повторителя, изготовленного из коаксиального 50-омного кабеля длиной 14 м. В диапазоне 7 МГц активное входное сопротивление составило 120 Ом, в диапазоне 14 МГц — 140 Ом. Из-за недостаточной высоты подвеса имеется реактивная составляющая входного сопротивления, поэтому в диапазоне 7 МГц КСВ=3,0; в диапазоне 14 МГц — 4,0.

В такой ситуации было принято решение снизить КСВ, применив согласующий отрезок 75-омного кабеля. Комбинируя подключение коротких отрезков такого кабеля длиной 10 см, 20 см, 30 см, 50 см, 1 м, 2 м, 3 м, 3.5 м снабженных дешевыми телевизионными разъемами, после полуволнового повторителя выяснилось, что в диапазоне 7 МГц требуется отрезок кабеля длиной 6,9 м, в диапазоне 14 МГц — 3,5 м, что позволило получить в диапазоне 7 МГц КСВ=1,2; в диапазоне 14 МГц — 1,5.

В итоге, было решено непосредственно к антенне подключить отрезок 75-омного кабеля длиной 3,5 м, а уже к нему — 50-омный кабель длиной 8,6 м (всего 14,1 м). К сожалению, из-за неточного выбора длины полуволнового повторителя (она была определена расчетным путем) в диапазоне 7 МГц КСВ составил 2,0; в диапазоне 14 МГц — 2,3. Это не так уж и плохо—при КСВ до 3,0 вся мощность уходит в антенну. Тем более, что повышенный КСВ имеется лишь в кабеле длиной 14 м.

Кабели имеют диаметр 10 мм и многожильный центральный проводник. К месту соединения кабелей примотан пластиковый угольник длиной около 15 см, обрезанный по диаметру кабелей, что обеспечивает надежность соединения при ветровых нагрузках.

Внизу ничто не препятствует установке токового балуна, снабженного разъемами, который окончательно отсечет возможные синфазные токи.

В авторском варианте 50-омный кабель через антенный коммутатор подключается к одному из двух согласующих устройств (СУ) — на 7 или на 14 МГц.

Фактически, СУ на 7 МГц может работать в диапазонах от 1,8 до 15 МГц. В СУ на 14 МГц применена катушка из медной трубки диаметром 6 мм (1+2+4+4 витка, всего 11 витков), и оно может использоваться в диапазонах 7—29 МГц.

Если вместо последних 4 витков намотать 8 (всего витков будет 15), то, в принципе, СУ будет работать начиная с 3,5 МГц, а возможно, и с 1,8 МГц (следует проверить практически). Ввиду простоты изготовления, мною было изготовлено 3 таких СУ. В результате, после согласующих устройств полоса частот без реактивной составляющей составила 400 кГц на 40-метровом диапазоне и 380 кГц в диапазоне 20 м.

Такое согласование было сделано с целью максимально возможного снижения потерь в 50-метровом коаксиальном кабеле, который подключен ко второму антенному коммутатору. В двух местах на этом кабеле установлены по 20 ферритовых «защелок». КСВ в длинном кабеле, подключенном к выходу согласующего устройства, — около единицы. Согласующие устройства на сосредоточенных элементах вполне можно заменить дополнительными отрезками 75-омного кабеля, длины которых придется подобрать.

Антенну можно упростить, если она будет работать на одном диапазоне. В таком варианте длина 75-омного отрезка кабеля, подключаемого к полотну антенны, составляет 3,5 м в диапазоне 14 МГц и около 7 м — в диапазоне 7 МГц. Согласующее устройство можно установить в помещении радиостанции или вовсе обойтись без него.

Есть еще один вариант: запитать антенну только 75-омным кабелем (например, РК75-4-11). Именно так она использовалась в полевых условиях с полуволновым повторителем (около 28 м) и переключателем на 9 диапазонов. В сентябре 2013 г. мы с Сергеем, RW9UTK, работали в полевых условиях из сравнительно редкого RDA-района КЕ-21. Антенна работала на двух диапазонах и была установлена на 12-метровой высоте на двух стеклопластиковых трубах. Работала антенна отлично — в иные моменты мы узнали, что такое pile-up.

Там, в поле, анализатором АА-ЗЗОМ были измерены некоторые характеристики антенны, которые вследствие более высокого подвеса оказались заметно лучше, чем у антенны, установленной на 10-метровой высоте. В диапазоне 40м реактивной составляющей не было совсем, Rвх=141 Ом, КСВ=1,91, полоса по уровню КСВ=2,0 — 80 кГц, по уровню КСВ=3,0 — 300 кГц, активное сопротивление сохраняется в полосе 800 (!) кГц. В диапазоне 20 м реактивная составляющая также отсутствовала, Rвх=194 Ом, КСВ=2,56, полоса по уровню КСВ=3 — 620 (!) кГц, активное сопротивление сохраняется в полосе 630 (!) кГц.

Согласование производилось с помощью самодельного СУ, к которому подключался 75-омный кабель. Применение согласующего устройства позволило получить на обоих диапазонах КСВ=1,0 в 50-омном кабеле, соединяющем СУ с трансивером.

Широкая полоса рабочих частот без реактивностей — это замечательное свойство замкнутых антенн. Нет необходимости перестраивать СУ в пределах любительского диапазона—достаточно настроить его в одной точке. При этом СУ может находиться достаточно далеко от трансивера.

В поле в качестве полотна антенны мы применили полевой сдвоенный провод П-274. Этот провод в полиэтиленовой изоляции имеет определенный коэффициент укорочения, поэтому периметр антенны получился несколько меньшим, несмотря на большую высоту подвеса, чем дома, и составил 42,70 м.

Здесь также был равносторонний треугольник со стороной 14,23 м. Расстояния между точками А, Б, В и Г также равны и составляют по 10,67 м. Расстояние от узла запитки и до верхнего угла — 3,56 м.

Некоторые проблемы возникли с балуном, который входит в состав универсальной линии: для передвижения полотна антенны были использованы пластиковые круги от игрушки пирамида, и балун несколько сместился вниз от запроектированной точки (3,56 м от верха). Несмотря на это, антенна работала просто великолепно, т.к. на 12-метровых трубах она была установлена почти вертикально.

Планируется переместить балун в начало линии, снабдив его разъемами,. чтобы сохранить защиту от синфазных токов. Кроме того, на кабель, лежащий на траве, можно надеть ферритовые «защелки» или пропустить несколько раз через ферритовое кольцо — кабель диаметром 7 мм вполне это позволяет.

Также планируется испытать антенну в полевых условиях, но уже на высоте 16 м Опять будут применены стекпопластиковые мачты. Антенна будет установлена вертикально. О результатах испытания непременно сообщу.

=============================================================================================

Эффективная антенна на НЧ диапазоны 160m, 80m.

Одной из самых эффективных антенн для низкочастотного DX-инга является система фазированных вертикалов, то есть два…четыре вертикальных четвертьволновых излучателя (штыря), находящихся на расстоянии 1/8…1/4 длины волны друг от друга с непосредственным возбуждением каждого излучателя отдельной линией питания. Такие антенны при внешней простоте имеют выдающиеся показатели — усиление от 4 до 7 дБ по отношению к полуволновому диполю на высоте в 0,5 длины волны, подавление заднего лепестка до 20…30 дБ, вертикальный угол излучения от 15 до 30 градусов.

Дело за малым — найти свободную площадку размером в половину футбольного поля, раздобыть две (а лучше — четыре) дюралевых трубы высотой с двенадцатиэтажный дом, и нанять вертолет для их установки. Затем придется обложиться кучей радиотехнических букварей, чтобы понять толком — что же такое активное питание, поскольку доступная радиолюбительская литература, к сожалению, практически не дает необходимой информации, а антенны, описанные в классике типа Ротхаммеля, уже давно изучены, и очередное перелистывание новостей не приносит.

Осознание вышеизложенного, как правило, оптимизма не добавляет, и поэтому большинство радиолюбителей на TOP BAND обходится любым Inverted Vee (почему-то упорно именуемым «Инвентором» определенной частью, видимо, начинающих, коротковолновиков), либо «Дельтой», которые, впрочем, из-за малых (относительно длины волны) высот для действительно дальних связей малопригодны. Отдельные счастливчики ухитряются ставить укороченные вертикалы метров до тридцати. Остальные могут эту статью не читать.

Автору посчастливилось. Однажды в его компьютер попала великолепная программа для моделирования антенн — NEC, разработанная командой из Центра военно- морских систем San-Diego, California.

Благодаря своевременным идеям Евгения (RU6BW), после нескольких бессонных ночей за монитором появилась предлагаемая конструкция.

Автор в этой статье не ставил цели вдаваться в теоретические глубины, касающиеся работы антенн с фазированным питанием. Многие пока скептически относятся к компьютерным расчетам в радиолюбительской практике. Но эта антенна работает весьма неплохо. Для начала можно попробовать соорудить «модель» на 80 метров.

Для начала рассмотрим смоделированные компьютером диаграммы направленности в вертикальной (рис.1) и горизонтальной (рис.2) плоскостях и графики зависимости подавления заднего лепестка (рис.3) и усиления (рис.4) от частоты:

— ширина главного лепестка в горизонтальной плоскости по уровню -3 дБ — 136 градусов;
— ширина главного лепестка в вертикальной плоскости по уровню -3 дБ — от 6 до 54 градусов (с максимумом 20 градусов);
— подавление заднего лепестка: на частоте 1830 кГц — -22 дБ, на 1845 кГц — -31 дБ, на 1860 кГц — -19 дБ;
— усиление антенны — соответственно 5,3…5,7 дБ.

Указанные параметры моделировались для системы заземления, состоящей из 16 дважды закольцованных (по периметру и посередине) противовесов длиной по 10 м над почвой средней проводимости. В точках питания внешнее кольцо подключено к вбитым в землю двухметровым трубам.

Не правда ли, антенна с такими параметрами очень похожа на полноразмерный трехэлементный «Волновой канал» на высоте 80 м? Впрочем, такое «чудовище» может только присниться.

Проанализируем эти цифры 
1. Горизонтальный лепесток в 136 градусов при переключении излучения на противоположное без особых потерь в усилении перекроет большую часть направлений (впрочем, ориентировать антенну по излюбленным азимутам все равно желательно). В условиях RU6BW — это 80/260 градусов.
2. Вертикальный лепесток с одинаковой легкостью будет работать с отражениями на расстояния от сотен до тысяч километров.
3. Усиление в пределах рабочего участка практически не изменяется.
4. Подавление имеет приличные характиристики в участке всего 30 кГц, тем не менее, DX-окно перекрывается. Ниже будет рассмотрен вопрос о способе расширения участка.

Антенна представляет собой систему из двух одинаковых вертикальных полуволновых петлевых вибраторов с активным шунтовым питанием. Для уменьшения высоты и упрощения конструкции верхние углы вибраторов на изоляторах сведены к вершине мачты высотой 25,00 м (в участке 3,75…3,8 МГц высота мачты — 13 м, далее в скобках будут указываться размеры для DX-окна 80-метрового диапазона) и отстоят от нее на 0,20 (0,20) м. Наличие неизолированной металлической мачты указанной длины внутри рамок на параметры антенн не влияет.

Четыре верхних части вибраторов длиной по 25,88 (13,04) м расходятся от мачты под прямыми углами, опускаясь к земле до высоты 6,00 (3,00) м. В этих местах полотно вибратора пропускается сквозь изолятор и, изгибаясь, уходит к точке питания, отстоящей на 10,00 (4,72) м от основания мачты. К изоляторам прикреплены четыре растяжки, служащие как бы продолжениями верхних частей вибраторов, вместе с которыми они крепят вершину мачты (подобно элементам двухдиапа- зонного Inverted Vee). Длина части вибратора от изолятора до точки питания составляет 14,07 (6,08) м (рис.5 и 6).

Рамки выполнены из канатика или биметалла диаметром 3…4 мм.

Два отрезка 75-омного кабеля длиной по 10,00 (4,72) м подключаются к противоположным рамкам и сходятся к основанию мачты. Один конец рамки подключается к системе заземления, второй — к центральному проводнику. Возле мачты оплетки кабелей также заземляются, а между центральными проводниками включается фазосдвигающий конденсатор. Изменение направления излучения производится подключением выхода согласующего устройства к соответствующему концу конденсатора (посредством управляемого из Shack’a реле). Кабель питания от трансивера подключается ко входу согласующего устройства. Схема согласующего устройства может быть любой. На испытанной антенне использовался резонансный автотрансформатор.

Настройка

Весь процесс происходит на земле под мачтой и на операторском столе. При точном изготовлении подбирать длину вибраторов не нужно.

1. Настраиваем трансивер на середину рабочего участка. Включаем вместо фазосдвигающего конденсатора КПЕ с максимальной емкостью 1000 пФ. На входе согласующего устройства устанавливаем КСВ-метр, рассчитанный на измерения в линиях с сопротивлением применяемого кабеля (можно согласовать как 50, так и 75-омный коаксиал). Устанавливаем фазосдвигающий КПЕ в среднее положение.
2. В случае применения резонансного автотрансформатора, настраиваем согласующее устройство по минимуму КСВ подбором точки отвода контура и параллельной емкости. Желательно предварительно согласовать активную нагрузку с сопротивлением используемого кабеля, и в дальнейшем настройку не изменять.
3. Следующий этап — установка фазового сдвига. Запускаем в нескольких сотнях метров в направлении, перпендикулярном плоскости рамок, маяк с вертикально поляризованной антенной. Автор использовал каарцевый генератор на 1845 кГц с усилителем на КТ922, нагруженный на оплетку кабеля снижения TV-антенны, расположенный в полутора километрах от RU6BW. В крайнем случае, настраиваем трансивер на работающую станцию, расположенную в створе рамок, поближе к середине рабочего участка. Включаем противоположную рамку (можно ориентироваться по падению уровня сигнала) и настраиваем КПЕ по максимальному подавлению сигнала маяка.
4. Повторяем пункты 2, 3, 4 до получения отношения вперед/назад не менее 4…5 баллов.
5. Если при переключениях сильно изменяется КСВ, значит, допущены ошибки при отрезании антенного полотна, либо вблизи одной из рамок расположены проводники или другие отражатели. После настройки рамок вышеописанные процедуры необходимо повторить.
6. После окончательной настройки можно измерить емкость КПЕ и заменить его на постоянный конденсатор хорошего качества с соответствующей реактивной мощности.

Примечание

Хорошее подавление заднего лепестка, к сожалению, получается в достаточно узкой полосе частот RU6BW применил дистанционное управление вращением фазосдвигающего КПЕ с использованием микроредуктора с электродвигателем. Результат — превосходный. Теперь практически в любой точке диапазона без изменения геометрических размеров антенны стало возможным быстро и достаточно эффективно подавлять сигналы станций, находящихся в заднем секторе шириной около 90 градусов. При желании то же можно делать вручную, но с гораздо меньшими удобствами.

Приведенные компьютерные расчеты после изготовления системы в натуре и эфирной обкатки (TNX RU6BW) полностью подтвердились. Думается, это совсем неплохая альтернатива «Инвентору» при почти таких же затратах.

Тем не менее, хочется добавить следующее.

К сожалению определенная часть радиолюбителей думает, что наличие антенны с описанными параметрами автоматически гарантирует работу, скажем, Украины с Азией в любое время суток (к примеру, в обеденный перерыв). Вынужден разочаровать TOP BAND так назван потому, что это диапазон высшей категории сложности, и для серьезных достижений на нем необходимо многое знать и много работать. Способы получения результатов описаны. Приведенная разработка — лишь один из эффективных вариантов, надеюсь, достаточно доступной конструкции.

=============================================================================================

Экспедиционная направленная антенна VDA — Vertical Dipole Antenna

Чтобы антенна эффективно работала, как и во всех вертикальных антеннах, нужна хорошая земля. Антенна VDA не являются исключением, она даже более чувствительна к ближайшей земле. Если вы не планируете устанавливать эту антенну рядом с морской водой, то забудьте о конструкции этой антенны. Антенна VDA работает эффективно только вблизи морской воды. Эта антенна должна быть расположена на берегу моря, не потому, что фотографии вашей антенны будут более красочными с морем на заднем плане, а потому, что соленая вода играет важную роль в диаграмме направленности этой антенны.

Как вы можете видеть, передний лепесток диаграммы широкий, с очень сильным подавлением заднего лепестка. Это очень полезно, особенно когда вы находитесь на острове и антенна направлена в открытое море, а локальный шума (QRM / QRN т.д.) идет от пляжа и домов, расположенные непосредственно за антенной . Вы также можете заметить, относительно низкий угол наклона лепестка (14 °) этой антенны, эффективный для DX сигналов.

В следующей таблице приведены теоретические размеры антенны (в метрах). Не укорачивайте ваши провода, не зная коэффициент укорочения вашего провода. Например, Spiderbeam CQ-532 многожильный медный провод имеет коэффициент скоростью около 0,96. Это означает, что следующие значения должны быть умножены на 0,96, чтобы получить реальную физическую длину ваших проводов.

Band Spacing     Boom height     Half Driven   Half Reflector    Driven Spacing Reflector Spacing
20 3.56     6.24     4.97   5.23             0.46         0.42
17 2.78     4.87     3.84   4.09             0.37         0.33
15 2.38     4.45     3.31   3.50             0.31         0.28
12 2.02     3.91     2.81   2.97             0.26         0.24
10 1.78     3.66      2.49   2.63             0.23         0.19

Крестовина

Монтаж крестовины должен быть достаточно надежный, чтобы противостоять умеренным ветрам. Можно использовать 6-метровые удочки. Чтобы закрепить обе удочки можно использовать 15см ПВХ трубку с изолентой. Основание изготовлено из алюминия, с предварительно просверленными отверстиями. Можно использовать пластину из детского конструктора. Собранный бум крепится к основанию с помощью пластиковых хомутов, можно сделать прокладку от велосипедной камеры.

Вибратор и кабель

Вибратор выполнен как диполь из многожильного медного провода, с центральным изолятором, на котором уже есть коаксиальный разъем PL-259. Концы диполя выполняются из капроновой веревки 50/70 см. Коаксиальный кабель должен быть проложен горизонтально вдоль бума, затем вертикально вдоль мачты. Не допускайте провисания коаксиального кабеля, это будет сильно искажать диаграмму направленности. Коаксиальный кабель должен быть жестко закреплен вдоль бума и мачты.

Рефлектор

Рефлектор изготавливается из того-же многожильного медного провода что и вибратор из одного куска проволоки, без разрыва. Концы рефлектора выполняются из капроновой веревки 50/70 см.

Вот и все! Антенна самостоятельно устанавливается одним человеком за 15 минут. Можно мачту антенны закопать в песок

=============================================================================================

Укороченная многодиапазонная антенна G7FEK

Английскому радиолюбителю G7FEK — удалось добиться эффективной работы антенны даже в диапазоне 80 м. Многодиапазонная антенна длиной всего лишь 14,2 м была разработана для установки на небольшом садовом участке. При использовании хорошей системы заземления в этом диапазоне ее входной импеданс составляет около 25 Ом, а в диапазонах 40 м, 30 м, 17 м, 15 м и 12 м он близок к 50 Ом. Несколько усложнив конструкцию, можно добиться отличного согласования антенны с коаксиальным кабелем и в диапазоне 20 м.

Первый вариант антенны был разработан в 1988 г., прототипом послужила простая антенна Маркони — ненаправленный вертикальный проволочный излучатель, работающий в диапазоне 80 м. Основная идея конструкции — использование двух четвертьволновых Г-образных излучателя, расположенных недалеко друг от друга, но имеющих минимальную взаимную связь вследствие того, что они настроены на разные частоты. Примерно такой же принцип используется, например, в многодиапазонных дипольных антеннах — т.н. fun-диполях, получивших свое название, по-видимому, по сходству с лопастями вентилятора. Но в антеннах с концевым возбуждением (например, четвертьволновых вертикалах) этот принцип практически никогда не использовался.

Антенна G7FEK имеет довольно пологий угол излучения (30-40°) на всех любительских диапазонах, за исключением 30-метрового. В этом диапазоне антенна представляет собой полноразмерный горизонтальный диполь.

При тщательном соблюдении всех конструктивных требований правильно настроенная антенна может работать без антенного тюнера в диапазонах 40 м, 30 м, 17 м и 15 м. В пределах любительских диапазонов 3,5—28 МГц сопротивление излучения составляет 25—200 Ом, что обеспечивает эффективность излучения даже при использовании самых простых систем заземления. В отличие от антенн Windom и G5RV, настройка антенны G7FEK в резонанс на основных диапазонах осуществляется независимо.

Конструкция антенны G7FEK показана выше на рис.1, она была изготовлена из остатков антенны G5RV, а потому она и внешне напоминает эту антенну, правда, меньшего размера.

Если кто-то из радиолюбителей уже пытался использовать антенну G5RV на маленьком загородном участке, то он отлично знает, что качество ее работы в диапазоне 80 м далеко от идеала, а укороченная антенна G5RV вообще совершенно бесполезна при работе с DX в этом диапазоне. В то же время, антенна G7FEK не уступает по эффективности полноразмерной антенне диапазона 80 м, установленной на такой же высоте.

Антенна G7FEK состоит из вертикальной двухпроводной линии длиной 7,3 м, нижние концы которой соединены между собой, к верхним подключены горизонтально подвешенные проводники длиной 11,6 и 2,4 метров. Фактически, антенна представляет собой два Г-образных излучателя.

В диапазоне 80 м используется левый (по рис.1) излучатель, который в этом диапазоне является четвертьволновым. Его длина оптимизирована для получения резонанса на частоте около 3,7 МГц, т.е. в телефонном участке диапазона. Второй Г-образный излучатель, образованный проводниками длиной 7,3 и 2,4 м и располагающийся правее излучателя 80-метрового диапазона (по рис.1), в этом диапазоне имеет высокий входной импеданс и не оказывает заметного влияния на параметры антенны.

При использовании антенны в диапазоне 40 м уже Г образный излучатель 80-метрового диапазона имеет высокий импеданс, а расположенный правее излучатель является четвертьволновым, и его резонансная частота составляет около 7,1 МГц.

В диапазоне 30 м горизонтальная часть антенны работает как диполь, возбуждаемый четвертьволновым трансформатором, в роли которого выступает вертикальная часть антенны.

В диапазоне 20 м обе Г-образные части имеют высокий входной импеданс, и обеспечить хорошее согласование с кабелем можно лишь подключив к точке питания дополнительный проволочный четвертьволновый излучатель длиной 5,1 м.

В диапазоне 17 м излучатель 80-метрового диапазона имеет длину волны равной 5/4, что обеспечивает низкий входной импеданс антенны и возможность ее хорошего согласования с коаксиальным кабелем.

В диапазоне 15 м двухпроводная линия является полуволновым повторителем и обеспечивает хорошее согласование с излучателем диапазона 7 МГц.

В диапазоне 12 м резонансная частота антенны составляет немногим более 25 МГц, но входной импеданс имеет значительную реактивность, поэтому для согласования с передатчиком обязательно требуется антенный тюнер.

В диапазоне 10 м входной импеданс антенны очень велик, поэтому ее можно использовать лишь как вспомогательную. Согласование трансивера с антенной может обеспечить только антенный тюнер. Кроме того, для повышения эффективности излучения следует применять высококачественный фидер с низкими потерями на частотах диапазона 10 м.

Антенна G7FEK не является диполем «в чистом виде», поэтому не следует устанавливать ее в виде «перевернутого V», т.к. такая конфигурация приведет к значительному ухудшению параметров антенны.

Горизонтальное полотно антенны закрепляется на опорных мачтах, которые могут быть металлическими, но следует избегать установки такой мачты в непосредственной близости от двухпроводной линии. Если все же необходимо закрепить линию, то следует воспользоваться диэлектрической мачтой.

Волновое сопротивление открытой линии не имеет значения, но расстояние между ее проводниками должно быть не менее 20 мм. И это действительно так, ибо открытая линия, установленная в вертикальной части антенны, используется именно как часть данной антенны, а не выполняет функции фидера. Следовательно, волновое сопротивление линии не является критичным. Антенна отлично работает даже с 450-омной открытой линией.

Соединенные вместе нижние выводы открытой линии подключаются к центральной жиле 50-омного коаксиального кабеля, а противовесы или система заземления — к оплетке кабеля.

Минимальное требование к противовесу (резонансному радиалу, поднятому на некоторую высоту) — один изолированный провод длинои 19,8 м, проложенный под горизонтальным излучателем 80-метрового диапазона. Если для прокладки провода длины участка недостаточно, то провод можно согнуть так, чтобы он уместился в габариты участка. Следует иметь в виду, что нельзя размещать противовес непосредственно на земле.

Для повышения эффективности излучения и упрощения настройки антенны в диапазоне 7 МГц рекомендуется установить, кроме 19,8-метрового противовеса, хотя бы один противовес длиной 10 м.

Если антенна устанавливается в полевых условиях, то в качестве противовесов желательно использовать два медных провода диаметром 2,5 мм в изоляционной оболочке, длина которых приблизительно составляет 18,3 и 9,1 м. Провода можно расположить непосредственно на поверхности земли. Последние 3 м проводов рекомендуется поднять на высоту приблизительно 50 см. Такая система заземления обеспечит очень низкий КСВ в диапазонах 80 м и 40 м и упростит процедуру настройки антенны.

Так же можно использовать систему заземления с зарытыми в землю проводами. Длина каждого из них должна быть 10 м. Более длинные провода не окажут существенного влияния на качество работы антенны. Минимальное число проводов — 4, но лучше, если их будет больше.

С хорошей системой заземления антенна имеет максимальную эффективность, но ее полный входной импеданс в диапазоне 80 м составляет около 25 Ом, что требует использования антенного тюнера. Для успешной работы с DX предпочтение следует отдать хорошей системе заземления, а не стремиться получить КСВ, близкий к 1, поскольку в любой антенне главное — это эффективность излучения, а не низкий КСВ.

При работе на низких частотах излучение под низкими углами обеспечивает именно вертикальная часть антенны, а потому ни в коем случае нельзя допустить, чтобы какая-то часть этого элемента касалась земли или лежала на ней, крепилась к дереву или прибивалась к стене. Кроме того, снижение высоты антенны ниже 7,3 м тоже неизбежно сказывается на эффективности излучения.

При увеличении длины вертикальной части антенны (т.е. открытой линии) соответственно уменьшаются размеры горизонтальных излучателей. Иными словами, чем выше антенна, т.е. чем длиннее открытая линия, тем меньше пространства требуется для размещения горизонтальных излучателей. А вот увеличивать длину горизонтальных излучателей за счет уменьшения длины открытой линии не следует: в отличие от горизонтальных антенн, в данном случае «длиннее» еще не значит «лучше». Ибо длинная низко висящая горизонтальная антенна абсолютно неэффективна при работе в диапазоне 80 м, поэтому для получения оптимальных рабочих характеристик во всех диапазонах рекомендуется соблюдать предложенные размеры антенны.

Для оптимальной работы с DX необходимо иметь хорошее заземление и надлежащую систему радианов. В ходе многочисленных испытаний антенны не было выявлено кардинальных различий между стандартной системой заземления с множеством зарытых в землю радиалов и простой системой, состоящей из двух приподнятых противовесов длиной 19,8 и 10 м каждый. Радиалы не обязательно располагать только по прямой. Кроме того, радиалы или заземляющие стержни можно зарыть прямо в землю. Правда, заземляющие стержни не очень хороши для работы антенны на высоких частотах, разве что в тех случаях, когда почва в вашем саду имеет очень хорошую проводимость. Тогда нужно просто нарастить число зарытых в землю радиалов. Они могут быть достаточно короткими, менее 10 м. Для закапываемых в землю радиальных линий не рекомендуется использовать изолированный провод.

Настройку антенны следует начинать с подбора длины противовесов и их расположения, добиваясь явно выраженного минимума КСВ в диапазонах 3,7 и 7,1 МГц. Точные вели
чины резонансных частот в этих диапазонах на данном этапе не имеют решающего значения, их можно подстроить позднее. Если невозможно отыскать минимум КСВ ни на одной частоте в пределах этих диапазонов, то источник проблемы — в системе заземления. Значит, она требует проверки и/или доработки.

Добившись низкого КСВ (менее 2:1) в пределах диапазонов 80 м и 40 м, необходимо обеспечить точную настройку антенны в резонанс на частотах 3,7 и 7,1 МГц. Для этого изменяют длину каждого горизонтального излучателя. Очевидно, что когда КСВ минимален на частоте 3,58 МГц, следует укоротить горизонтальный излучатель 80-метрового диапазона. Для этого можно просто смотать конец провода, не отрезая его.

Точная настройка антенны в резонанс на частотах 3,7 и 7,1 МГц гарантирует ее работу на остальных, более высокочастотных диапазонах.

Даже если в процессе установки пришлось несколько изменить размеры антенны, и отсутствуют какие-либо приборы для ее точной настройки, то не стоит отчаиваться — на всех основных любительских диапазонах с помощью антенного тюнера антенну можно легко согласовать с трансивером.

На протяжении 2007 и 2008 годов сравнивалась работа антенны G7FEK и многодиапазонного диполя, установленного на высоте 7 м. Можно однозначно констатировать, что в диапазоне 80 м антенна G7FEK чаще всего более эффективна для радиосвязи с DX. Правда, на очень коротких трассах (100—400 миль) антенна G7FEK все же несколько уступает полноразмерному диполю, подвешенному на такой же высоте. Очевидно, что здесь сказывается более низкий угол излучения антенны G7FEK.

На остальных KB диапазонах антенна G7FEK работает так же, как и многодиапазонный диполь. Разве что, в диапазоне 14 МГц диполь работает несколько лучше, но это понятно: ведь в диапазоне 14 МГц антенна G7FEK не является резонансной. Для повышения эффективности работы в этом диапазоне следует применить дополнительный проволочный излучатель. Тем не менее, даже без такого дополнительного элемента антенна вполне прилично работает в диапазоне 14 МГц.

Если изготовленная антенна не имеет хорошего заземления, то рекомендуется использовать «запорный дроссель» в линии коаксиального питания, что предотвратит протекание ВЧ тока по внешней.оплетке кабеля и, соответственно, его прохождение через аппаратуру радиостанции. Дроссель можно изготовить из коаксиального кабеля RG-58, намотав 6 м кабеля на ПВХ-трубу диаметром 200 мм. Обычно дроссель устанавливается недалеко от точки питания антенны, но в данной антенне его можно установить на расстоянии около 17 м. Хотя такая рекомендация может показаться немного необычной, но она вполне эффективна, т.к. часть коаксиального кабеля (от точки питания до дросселя) играет роль дополнительного противовеса, который улучшает параметры системы заземления.

В диапазоне 30 м угол излучения антенны G7FEK довольно велик, поэтому финский радиолюбитель Juko, OH5RM, предложил использовать четвертьволновый шлейф (рис.2) для «отсекания» вертикальной части антенны от горизонтальной:

В результате, вместо горизонтального диполя с концевым возбуждением получилась типичная вертикальная несимметричная антенна. Наиболее оптимальные параметры для этого диапазона — низкий угол излучения и КСВ, близкий к 1, — получаются при длине вертикальной части 7,2 м, а шлейфа — 5,5 м. Кроме того, на рис.2 показан проволочный излучатель, который используется для повышения эффективности работы антенны в диапазоне 14 МГц.

=============================================================================================

Холахуп — приемная антенна на диапазон 160 метров

Холахуп — антенна (в переводе с английского — обруч, кольцо) предназначена для приема слабых сигналов любительских радиостанций в условиях эфирной обстановки индустриального города на 160 метровом KB диапазоне.

Как известно, простые антенны типа GP, Sloper, LVV, всевозможные рамки и прочие антенны хорошо работают на передачу, но плохо работают на прием, так как в условиях большого города воспринимают всевозможные индустриальные помехи, что, в итоге выражается в большой зашумленности эфира (диапазона).

В таких условиях на низкочастотных диапазонах очень трудно реализовать предельную чувствительность своего приемника или трансивера (обычно 0,5…1,0 мкВ). Реальная чувствительность трансивера на диапазоне 1,8 /МГц в условиях большого города ограничивается 10… 15 мкВ. Для отстройки от помех приходиться включать аттенюаторы, применять направленные антенны, специальные фильтры и т.п. Аналогичная картина, хотя и в меньшей степени, наблюдается и на остальных KB диапазонах. На более высокочастотных диапазонах 14 — 28 МГц помех меньше, но они все равно присутствуют и ухудшают условия приема. В сельской местности (вдали от цивилизации) индустриальных помех почти нет, поэтому возможность реализации максимальной чувствительности своего трансивера больше. При этом не происходит модуляции одной принимаемой радиостанции другой и, используя качественный приемник, на одной частотe можно одновременно слушать две-три станции различая их по тембру звучания.

В целях реализации максимально возможной чувствительности радиоприемного устройства на диапазоне 1,8 МГц предлагаю простую кольцевую антенну (хулахуп), работающую только на прием. Указанная антенна отличается повышенной помехозащищенностью, так как не воспринимает магнитную составляющую электромагнитного поля помехи H, уменьшая на эту величину суммарные помехи на входе трансивера.

Наличие ярко выраженного максимума в диаграмме направленности антенны позволяет в ряде случаев даже ослабить помехи. Кроме того, вращая антенну в различных плоскостях можно дополнительно отстроиться от помехи, идущей с определенного направления.

Изменяя положение антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости, можно улучшить качество приема и в том случае, когда сигнал и помеха приходят с одного направления, но под разными углами к горизонту. Более того, благодаря настройки антенны в резонанс повышается избирательность приемника, по зеркальным и другим побочным каналам.

Конструкция антенны довольно простая. Для ее изготовления необходим отрезок коаксиального кабеля (РК-75, РК-50) длиной; 4,0 м и диаметром 7-10 мм, у которого, по середине вырезается внешняя виниловая оболочка и медная оплетка («чулок») на расстоянии 10 мм, рис.1.

После чего, указанный отрезок кабеля сматывается в бухту из 4-х витков. Между витками кабеля прокладывается петля связи (незамкнутое кольцо) из любого тонкого монтажного провода.

В результате получается компактное кольцо (хулахул) диаметром около 32 см, которое для фиксации в нескольких местах обматывают изолентой или скотчем, рис. 2.

К двум концам центральной жилы коаксиального кабеля подключается переменный конденсатор С1 обязательно с воздушным диэлектриком (для повышения добротности) и емкостью около 1000 пф. Подойдет 2-х секционный конденсатор от старых радиовещательных приемников 2х495 пф, обе секции которого включены параллельно.

Вход трансивера или радиоприемника подключается к одному концу витка связи, другой конец витка соединяется с корпусом (общим провод или клемма «земля»), рис. 2.

Для сужения полосы пропускания антенны, и, следовательно, лучшей отстройки от помех последовательно с петлёй связи можно включить конденсатор небольшой емкости С2, от величины которого будет зависит добротность всей антенной системы и полоса пропускания.

Как показали эксперименты без конденсатора С2, полоса перекрываемых частот составляет от 1830 до 1870 кГц. При подключении конденсатора С2 = 20пФ полоса пропускания антенны сужается до: 5-10 кГц в центе DX участка 160 метрового любительского диапазона.

Переменным конденсатором С1 вся антенная система настраивается в резонанс, по максимальной громкости принимаемого сигнала. При этом резонанс отчетливо воспринимается на слух. Диаграмма направленности антенны имеет вид восьмерки с ярко выраженным минимумом и максимумом, рис. 3.

Если чувствительности трансивера недостаточно, то на его входе можно добавить усилитель высокой частоты (УВЧ) с коэффициентом усиления К = 20-30 dB. Однако, не следует увлекаться большим усилением УВЧ, так как в этом случае снижается верхняя граница динамического диапазона приемника.

Электрические схемы УВЧ Неоднократно публиковались в радиолюбительской литературе, например, рис.5 и 6. Здесь трансформатор Т1 наматывается на ферритовом кольце 1000 НМ, диаметром 7-10 мм, скрученным вдвое проводом ПЭВ 0,2 мм. Конец одного провода соединяется с началом другого, образуя среднюю точку. Лучшим из транзисторов, работающих в УВЧ является КТ93ЭА (вместо КТ606А), он наиболее линеен из ранее выпускавшихся. Детали, обозначенные звездочкой, влияют на коэффициент усиления УВЧ и подбираются при настройке. В остальном схема особенностей не имеет. При работе с указанной антенной ее можно вращать в пространстве в различных плоскостях, ориентируясь по наиболее уверенному приему DX станции.

С целью исключения экранирования антенны железобетонными перекрытиями антенну нужно вынести хотя бы на подоконник на балкон, конструкция антенны может быть любой, например, такой как приведено на рис 4.

Холахуп устанавливается сверху металлической коробки (дюраль или двухсторонний стеклотекстолит), в которой размещается конденсатор переменной емкости. Ручка настройки выводится на переднюю панель, коаксиальный разъем для подключения приёмника на заднюю панель. Если будет применяться УВЧ, то необходимо предусмотреть выводы для его питания.

Изменив размеры коаксиального кабеля, антенну можно перестроить и на другие любительские или вещательные диапазоны.

Заключение
Раньше в зимнее время на диапазоне 1,8 МГц, особенно, на восходе и заходе солнца получалось так, что я (US0IZ), работая на CQ (общий вызов) не слышал многих корреспондентов: К, W, PY, VK, J А и других, которые меня вызывали. Теперь же получается наоборот — я слышу даже намного больше, чем мне отвечают. Следовательно, предстоит «новый виток спирали» — совершенствование своего передатчика ТХ и передающих антенн.

Творческий процесс продолжается… и так до бесконечности. Такова уж доля радиолюбителя-коротковолновика.

===========================================================================================

Согласование кабеля 75 Ом с 50 Ом на УКВ

Иногда при отсутствии кабеля с нужным волновым сопротивлением возникает необходимость применить коаксиальный кабель имеющийся под рукой.
Вместо кабеля 50 Ом можно с успехом использовать кабель 75 Ом. Как согласовать выход трансивера и фидерную линию? Это несложно!

Варианты согласующих устройств для диапазона 144 МГц

Вид на монтаж согласующего устройства

Внешний вид законченного блока.

В первом варианте как правило, для настройки хватает растяжения/сжатия катушки. (При применении постоянных конденсаторов емкостью 22 pF.)

Данные катушки:
4 витка . Диаметр провода 1 mm . Диаметр оправки катушки 5 mm.
или
2 витка . Диаметр провода 2 mm . Диаметр оправки катушки 10 mm.

Настройка- по минимуму КСВ.

При перестройке по диапазону возможно придется подстраивать согласующее устройство поэтому вторая схема наиболее предпочтительна так как в ней есть переменные конденсаторы.

============================================================================================

Самая простая балконная UHF антенна

Для работы в системах Echolink и eQSO через UHF линк я соорудил простую антенну Ground Plane на диапазон 440MHz, описанную также во многих изданиях ARRL Handbook и в документе на WEB сайте ARRL. Для такой антенны требуется только латунный штырь и антенный разьем (мама). Я использовал штырь диаметром 1/8 дюйма, диаметр не особо критичен, можно использовать и рекомендованный ARRL 1/16 дюйма. Латунные штыри длиной около метра можно найти в магазинах, торгующих оборудованием для сварки, а в Канаде также в Canadian Tire или Home Depot. Одного такого штыря достаточно для 70см ground plane.

Разница моей конструкции с описанной ARRL заключается в типе антенного коннектора — использован N-connector, а не SO-239. Советую доплатить лишний доллар за N-connector, если будете строить антенну (любую) на 440MHz (вспомните меня потом добрым словом) по двум причинам: радиочастотные характеристики и влагозащищенность. Male N-connector имеет резиновые прокладки и в соединительной и в хвостовой части, что может и не на 100%, но защищает соединение от воздействия погоды и проникновения влаги под оплетку кабеля и в диэлектрик. Что касается характеристик, у SO-239 на UHF падает импеданс и растут потери. Для понимания проблемы рекомендую прочитать интересную исследовательскую статью на эту тему, где приведены экспериментальные данные для обоих типов коннекторов.

Конструкция антенны предельно проста. Штырь разрезается на пять частей- излучатель и четыре радиала. Излучатель через небольшую муфту припаивается к центральному проводнику N-коннектора, а радиалы — к его основанию. Перед пайкой концы радиалов изгибаются в тисках под углом 45 градусов и вставляются в крепежные отверстия коннектора. Размеры излучателя и радиалов указаны в вышеприведенной ссылке на статью на WEB сайте ARRL.

Пайка излучателя и радиалов. Излучатель припаян к центральному контакту через муфту. Для пайки понадобится либо большой паяльник, либо маленькая газовая горелка.

Концы радиалов изогнуты и вставлены в крепежные отверстия разьема.

Антенна имеет плоский КСВ по всему диапазону 70см, близкий к 1, при этом радиалы должны быть изогнуты на 45 градусов по отношению к плоскости основания (см фото готовой антенны). Такая антенна просто накручивается на ответную часть (N-connector Male), которая в свою очередь с помощью хомута крепится к несущей мачте. Я же использовал пластиковую трубку внешним диаметром 1 дюйм в форме L-колена, через которую пропущен кабель. Горизонтальное ребро закреплено с помощью хомута на перилах балкона. В верхней части вертикального ребра cделаны крест накрест 2 надреза, куда вставляется ответная часть N-коннектора (male) c кабелем и накрученной на него антенной, и фиксируется с помощью второго хомута. Вся конструкция получается жесткой и надежной.

Конструкция ответной части антенны.

Для повышения влагоустойчивости и предохранения от окисления рекомендую также промазать место стыка штыря и основания коннектора каким либо некоррозийным герметиком (RTV sealant, silicon rubber) , и покрыть готовую антенну защитным покрытием. Я использовал распылитель с акриловым лаком (conformal coating). Можно также развести RTV герметик в ацетоне и просто промазать антенну и коннектор кисточкой. Перед покрытием начистите до блеска элементы антенны, и тогда защитное покрытие сохранит вам надолго ее привлекательный внешний вид.

Готовая антенна. Место стыка вертикального излучателя с коннектором промазано RTV герметиком, и на него надета бутса сделанная из термоусадочной трубки. После чего вся конструкция покрыта акриловым лаком.

Антенна установлена на балконе двадцать второго этажа обычного жилого дома, который выходит на юго-запад и находится в районе Don Valley & Danforth. На фото внизу видны районы Торонто Eglinton & Yonge и Lawrence & Yonge. При накачке на 440MHz в такой штырь 3 ватт линк работоспособен от озера Онтарио до Steeles (к западу от Scarborough), и дальше, но уже с трудностями для мобильных станций. В другую сторону, через озеро, где препятствий нет, сигнал принимается и на Ниагаре.

Антенна линка VE3IVM-L в рабочем положении.

На UHF очень критичны становятся требования к потерям в питающем кабеле. До недавнего времени антенна питалась через несколько метров RG8X Foam, в котором набегало 2.5DB потерь. Сейчас (спасибо Юре, VE3XB) используется кабель фирмы Andrew, что свело потери к величине менее 0.5Db

Дополнительным бонусом служит незаметность такой антенны по причине ее маленьких размеров и примененных при построении материалов.

=============================================================================================

Конструкция антенны Moxon на диапазон 145 MHz.

Конструкция антенны Moxon из спаренных водопроводных труб (ПВХ). Преимущества: легкость и надежность конструкции, простота исполнения.

Два варианта исполнения.

1. По чертежу

Видео исполнения конструкции

2. Еще один вариант изготовления

 

=====================================================================

Антенна с управляемой диаграммой направленности в вертикальной плоскости

Для эффективной селекции принимаемых KB сигналов, приходящих в точку приема из разных направлений, обычно применяют антенны с явно выраженным максимумом диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. Но такой подход не срабатывает в тех случаях, когда два сигнала принимаются на одной частоте и приходят с одного направления. Если сигналы, поступающие на приемное устройство, проходят разные расстояния и их распространение осуществляется путем отражения в ионосфере, то в конечный пункт назначения они поступают под разными углами. В этом случае антенна с управляемой диаграммой направленности в вертикальной плоскости может эффективно выделить полезные сигналы, ослабив мешающие.

В 1997 г. Gary Breed, K9AY, предложил конструкцию согласованной проволочной рамочной антенны в форме треугольника, с помощью которой (благодаря ее направленным свойствам) можно обеспечить эффективный прием в низкочастотных KB диапазонах.

На рис.1 приведена типичная диаграмма направленности рамочной антенны K9AY в горизонтальной плоскости (угол возвышения составляет 45°) при сопротивлении нагрузки 470 Ом. Такая антенна весьма распространена, т.к. она является малошумящей по сравнению с другими антеннами, предназначенными для приема в низкочастотных KB диапазонах 160—30 м. В коммерческих антеннах подобного типа обычно используются две перекрещивающиеся рамки, которые можно легко поменять местами, что обеспечивает минимум диаграммы направленности антенны в четырех направлениях. Эффективность работы таких антенн зависит как от вертикальных, так и от горизонтальных углов, под которыми на антенны поступают радиосигналы.

Компьютерное моделирование антенны K9AY показывает, что оптимальная величина импеданса антенны зависит от частоты, удельной электропроводимости земли (почвы) и сопротивления соединительных элементов системы заземления. В одной из моделей коммерческих антенн подобного типа имеется даже устройство, с помощью которого можно менять величину нагрузочного сопротивления непосредственно с пульта управления. Сделав нагрузку антенны комплексной, включающей реактивную и активную составляющие сопротивления, можно добиться не только расширения частотного диапазона и соответствующей компенсации потерь, вызываемых состоянием почвы, но и управлять минимумом диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости.

На рис.2 приведена диаграмма направленности в вертикальной плоскости рамочной антенны K9AY, работающей в диапазоне 60 м. Соответствующий выбор полного сопротивления ее нагрузки обеспечил максимальное отношение излучения «вперед/назад» при угле возвышения 30°, а минимум диаграммы направленности отмечается при угле возвышения 20°.

Изменив полное сопротивление нагрузки этой антенны, можно обеспечить явно выраженный минимум диаграммы направленности при угле возвышения 60° (рис.3).

При этом диаграмма направленности в горизонтальной плоскости практически не меняется, и ее форма остается близкой к кардиоиде (рис.1).

Результаты компьютерного моделирования параметров рамочной антенны (рис.4), работающей на частоте 3,75 МГц при проводимости почвы 5 мс/м, показывают, что в частотном диапазоне 1,8—10,2 МГц в такой антенне минимум диаграммы направленности можно получить при углах возвышения от 0 до 80°. Увеличение угла возвышения до 85° и выше достигается только при отрицательном активном сопротивлении, которое, разумеется, практически недостижимо.

Таким образом, глубокий минимум диаграммы направленности антенны (более 60 дБ) можно получить при любых параметрах системы заземления и для самых разных сопротивлений соединительных элементов самой системы заземления.

Для смоделированной антенны на рис.5 приведен график, иллюстрирующий типичную зависимость между полным импедансом нагрузки R+/X и углом возвышения, при котором в диаграмме направленности антенны имеется глубокий минимум.

Для обеспечения дистанционного управления переменной нагрузкой вместо активного нагрузочного резистора в комплекте с широкополосным трансформатором и линией передачи используется более сложная цепь RLC (рис.6).

В этом случае сопротивление нагрузки антенны зависит от полного импеданса этой цепи и длины 75-омного коаксиального кабеля, подключенного к широкополосному трансформатору.
С помощью двухполюсного переключателя, коммутирующего точку подключения нагрузки, можно изменять диаграмму направленности антенны на 180°.
Антенна работает в диапазонах 160, 80, 60, 40 и 30 м. В нижнем (по схеме) положении переключателя (широкополосный режим) LC-цепь замкнута, и сопротивление нагрузки антенны зависит в основном от сопротивления переменного резистора R с линейной характеристикой изменения сопротивления от угла поворота.

Периметр рамки должен быть меньше четверти длины волны для наиболее высокой рабочей частоты антенны. С рамкой большего периметра не удастся получить кардиоидную диаграмму направленности. Уменьшение периметра рамки (или рабочей частоты при неизменных размерах рамки) не изменяет диаграмму направленности. Однако учитывая, что уровень принимаемого сигнала пропорционален площади рамки, уменьшение ее периметра ведет к быстрому снижению уровня принимаемого сигнала. Снижение чувствительности компенсирует малошумящий ВЧ предусилитель.

Если такую рамочную антенну установить на поворотном устройстве, можно добиться практически полного подавления любого сигнала, поступающего на антенну с любого азимута и под любым углом. Для рамочной антенны не требуется большой площади или значительной высоты подъема. Если не требуется работа антенны в диапазоне 160 м, то ее размеры можно уменьшить в два раза. Узел управления диаграммой направленности в вертикальной плоскости монтируется в металлическом корпусе.

Реактивная составляющая нагрузочного сопротивления устанавливается с помощью конденсатора переменной емкости с воздушным диэлектриком, а активная составляющая — с помощью переменного резистора. Катушка индуктивности содержит 32 витка эмалированного медного провода диаметром 0,5 мм, намотанных виток к витку на каркасе диаметром 32 мм на пластмассовой кассете для фотопленки. Отводы делаются от 23,19,16 и 13-го витка, считая от «горячего» конца катушки.

Английский радиолюбитель Тони, G3LNP, который предложил конструкцию описываемой антенны, установил ее на поворотном устройстве для телевизионной антенны. Поворотное устройство установлено на стальной трубе длиной 1,2 м, которая закопана в землю на глубину 20 см. Нижний конец трубы расплющивается, чтобы не допустить ее вращения.

Местная система заземления образована четырьмя стержнями длиной 1,2 м. Две горизонтальные и одна вертикальная распорки выполнены из алюминиевых труб. Центральный изолятор, к которому крепятся эти элементы, можно изготовить из любого прочного изоляционного материала (даже из фанеры, покрытой лаком). Для крепления труб к изолятору используются подходящие U-образные болты. Горизонтальные распорки устанавливаются так, чтобы их концы располагались на расстоянии 0,9 м над землей. Остальная часть периметра рамки изготавливается из достаточно прочного провода, причем его диаметр не имеет принципиального значения с точки зрения электрических параметров антенны.

Широкополосные трансформаторы намотаны на «двухдырочных» ферритовых сердечниках и содержат по пять витков провода на первичных обмотках и по два — на вторичных. После намотки трансформаторы помещаются в пластиковый корпус, который крепится на центральной изоляционной пластине.

В широкополосных трансформаторах рекомендуется использовать сердечники предельно малых размеров, а для качественного приема на высоких частотах статическая емкость между обмотками должна быть минимальной (1—3 пФ).

Пожалуй, самая серьезная проблема, которая может возникнуть при использовании этой, в целом достаточно надежной антенны, — это помехи, проникающие в приемник по оплетке коаксиального кабеля. Эти помехи могут наводиться через систему заземления или емкость между обмотками широкополосных трансформаторов. Поэтому кабели следует закапывать в землю, а оплетку заземлять не возле самой антенны, а там, откуда она берет свое начало, или возле радиоприемника.

Для исключения проникновения помех через кабель сервопривода поворотного устройства следует использовать дроссель, представляющий собой 10—15 витков кабеля, намотанных на ферритовом кольцевом сердечнике. Дроссель устанавливается рядом с поворотным устройством.

Длина 75-омных коаксиальных кабелей не должна превышать 60 м, в противном случае возникают проблемы при работе на высоких частотах.

Если описываемая антенна установлена недалеко от передающей, то следует принять меры по защите переменного резистора и предусилителя от чрезмерных перегрузок, которые могут возникать в режиме передачи. Проще всего эта проблема решается заземлением верхнего (по схеме) вывода переменного резистора с помощью контактов реле.

Кроме того, в режиме приема близко расположенная передающая антенна может значительно исказить диаграмму направленности рамочной антенны в вертикальной плоскости.
Если сопротивление переменного резистора близко к 75 Ом, а переключатель диапазонов установлен в положение «Широкополосный режим», то нагрузка антенны составит около 500 Ом независимо от длины фидера или частоты приема. В этом режиме антенна будет работать как ее прототип — антенна K9AY. Таким режимом можно также воспользоваться для того, чтобы определить пеленг сигналов, которые требуется подавить, а также для мониторинга низкочастотных диапазонов.

При работе в одном из выбранных диапазонов, вращая антенну, сначала необходимо добиться минимального уровня мешающего сигнала. После этого последовательной регулировкой сопротивления переменного резистора R и емкости конденсатора переменной емкости С добиваются дальнейшего снижения уровня мешающего сигнала (вплоть до полного пропадания).
С помощью переключателя диаграммы направленности можно убедиться, что антенна работает эффективно, или напротив, обнаружить, что помехи все еще остались.

При длине фидера 55 м и КСВН 2:1 коэффициент передачи антенно-фидерного тракта описываемой антенны изменяется от -28,6 дБи на частоте 1,8 МГц до -6,4 дБи на частоте 10,1 МГц. Когда антенна используется только в режиме приема в направлении максимума диаграммы направленности, отпадает необходимость в предусилителе. Однако предусилитель необходим (особенно в самых низкочастотных диапазонах), когда ведется прием сигналов, поступающих в направлении минимума диаграммы направленности.

Антенна продемонстрировала свою высокую эффективность при обнаружении источников мешающих сигналов и для уменьшения их влияния в режиме приема. Очень удобно настраивать антенну, а также освоить ее управление при приеме вещательных AM радиостанций. Антенна хорошо работает в средневолновом радиовещательном диапазоне при установке переключателя диапазонов в положение 160 м.

В дневное время сигнал, распространяемый земной радиоволной в диапазоне средних волн, можно уменьшить более чем на 60 дБ. Переключатель диаграммы направленности обеспечивает возможность приема нескольких радиостанций при полном отсутствии радиопомех на любой из них. В дневное время подавление радиопомех зачастую превышает 50 дБ в диапазоне 1,8 МГц и не опускается ниже 30 дБ в диапазоне 10 МГц.

При наступлении сумерек в диапазонах 7 и 10 МГц углы прихода радиосигналов начинают часто меняться, поэтому подавление мешающих сигналов становится неустойчивым. Кроме того, невозможно добиться значительного подавления радиосигнала, который может приходить с нескольких направлений, что может происходить, когда складываются условия для возникновения разных видов распространения радиоволн.

Ведя учет комплексного сопротивления нагрузки антенны, можно определить углы, под которыми приходят радиосигналы в разное время на разных диапазонах.

===========================================================================================

Простой и не простой укороченный вертикал на 80м

SP7GXP сконструировал интересную укороченную вертикальную антенну на диапазон 80 м совместив вертикал и дельту. Конструкция состоит из вертикального штыревого излучателя, установленного на опорном изоляторе и в верхней части разделенного вторым изолятором. К излучателю подключена дельтообразная рамка, а ниже опорного изолятора в качестве противовеса располагается полуволновой диполь.

Размеры перечисленных элементов конструкции антенны составляют:

• длина излучателя от опорного изолятора до верхнего изолятора — 8 м;
• длина излучателя, установленного на верхнем изоляторе, — 3 м;
• длина рамки для на частоту 3,8 МГц около 7,7 м (для частоты 3,5 МГц — около 9,35 м);
• длина одного плеча диполя (противовеса) для на частоту 3,8 МГц минимум 18,7 м (для частоты 3,5 МГц минимум 20,35 м);
• высота размещения диполя над поверхностью земли (крыши) — не менее 2 м.

Рамка должна быть отведена в сторону от вертикального излучателя. Кроме того, она служит двумя оттяжками верхней части излучателя. Длина коаксиального кабеля RG-58U не менее 26,5 м.

Этапы настройки антенны с помощью трансивера и КСВ-метра:

• устанавливаем излучатель с рамкой;
• растягиваем полуволновой диполь на высоте минимум 2 метра над поверхностью, но не подключаем его к основанию антенны;
• питающий кабель подключаем к полуволновому диполю;
• включаем трансивер в режим передачи несущей и подбираем длину диполя так, чтобы получить минимум КСВ на частоте 3,780 МГц (или другой предпочтительной частоте);
• отключаем питающий кабель от диполя, подключаем концы диполя, а также экран (оплетку) питающего
  кабеля в одной точке, ниже изолятора основания (к кровле, земле и т.д.);
• жилу кабеля подключаем к излучателю;
• снова включаем трансивер в режим передачи и, подбирая длину рамки, настраиваем антенную систему на требуемую частоту (например, 3,780 МГц).
• Чтобы антенна перекрывала весь диапазон (CW- и SSB-участки, т.е. от 3,5 до 3,8 МГц), можно использовать 3 катушки с переключателями для получения соответствующих резонансных частот антенны. Катушки устанавливаются у опорного изолятора и к двум из них подключаются плечи диполя (противовеса), а к третьей — вертикальный излучатель. Число витков катушки подбираем экспериментально — в зависимости от участка диапазона.

Во время монтажа антенны следует придерживаться следующих правил. Если крыша или поверхность, на которой устанавливается антенна, не позволяют растянуть полноразмерный диполь по прямой линии, можно попробовать загнуть его концы («скрутить»), обязательно придерживаясь требования соблюдения необходимой высоты установки (не менее 2 м).

Для соблюдения правил безопасной эксплуатации антенны следует концы диполя, заканчивающиеся изоляторами, удалять от металлических предметов (например, ограждения, металлической стены и т.д.).
Нельзя применять никакие «земляные» противовесы либо лежащие на земле! При монтаже антенны на
земле нижняя часть ниже опорного изолятора, должна иметь контакт с землей, а при монтаже на крыше необходимо соединить эту часть антенны (ниже изолятора) с молниеотводом.

=============================================================================================

Изготовление антенны W3DZZ

Антенна W3DZZ продолжает пользоваться популярностью у коротковолновиков, не имеющих достаточно места для установки антенн. Делимся опытом изготовления антенны W3DZZ, который может быть полезен радиолюбителям.

В качестве полотна антенны W3DZZ лучше всего использовать телефонный провод «полевка». Он хорошо выдерживает механические нагрузки, его изоляция не трескается
под воздействием дождя и снега, а также при перепаде температур, поэтому такой провод может эксплуатироваться много лет.

В трапах антенны обычно используются катушки, имеющие диаметр каркаса 50 мм и намотанные проводом 01,5 мм; число витков — 20, длина намотки — 80 мм.
При самостоятельном изготовлении трапов каркас катушки можно изготовить из пластмассовых канализационных труб диаметром 50 мм, которые всегда можно найти в строительных магазинах. Чтобы конструкция катушек была более жесткой, желательно выбирать трубы с максимальной толщиной стенок (толщина может меняться от 1,8 до 2,5 мм — наверное, некоторые производители экономят материал).

Учитывая, что длина намотки катушки составляет 80 мм, а число витков — 20, шаг намотки должен быть 4 мм. Для намотки катушки с таким шагом для укладки провода
на каркасе прорезается канавка. В домашних условиях это легко сделать с помощью куска обычного ножовочного полотна по металлу.

Вдоль заготовки по линейке карандашом проводится линия, которая делится через 4 мм на 20 частей:

Затем отрезается полоска изоленты (лучше потолще) шириной 4 мм (величина шага намотки) и длиной чуть больше длины окружности катушки и приклеивается для получения первого витка. По краю изоленты карандашом проводится разметка первого витка. Изолента снимается, и для первого витка ножовочным полотном аккуратно по линии разметки прорезается канавка на небольшую глубину. Вдоль получившейся канавки вновь приклеивается полоска изоленты и делается разметка второго витка. Изолента снова снимается и ножовочным полотном прорезается канавка для второго витка. Аналогично прорезаются канавки для всех витков катушки. Для более точной разметки глубину реза канавки, пока не прорезаны все витки, надо делать минимальной. Глубже их лучше всего сделать после прорезания всех витков.

Около первого и последнего витков просверливаются отверстия для крепления монтажных лепестков, к которым будут припаиваться выводы катушки. Около последнего витка, по окружности, необходимо установить 2-3 таких лепестка, которые могут потребоваться при подборе числа витков катушки.

Для лучшей стабильности контура намотку провода необходимо производить с натяжением. Если нет эмалированного провода, можно использовать одножильный медный провод в изоляции, применяемый в электропроводке. Для одной катушки требуется примерно около 4 метров такого провода. Во избежание окисления провода не следует снимать с него изоляцию.

Кроме катушки, для трапа требуется конденсатор емкостью 60 пФ. Я использовал два параллельно включенных высоковольтных конденсатора К15У-1 емкостью 47 и 13 пФ. Тонкими полосками латуни конденсаторы соединяются между собой и с винтами крепления лепестков для выводов катушки.

Для более надежного контакта полоска латуни и монтажные лепестки крепления выводов дополнительно пропаиваются отрезками проводов. Для хорошей пайки лучше использовать паяльник мощностью 100 Вт.

При отсутствии высоковольтных конденсаторов их можно изготовить самостоятельно:
1. из двустороннего фольгированного стеклотекстолита. В одной из конструкций я применял такие конденсаторы, но для повышения пробивного напряжения конденсатор состоял из двух пластин одностороннего фольгированного стеклотекстолита, склеенных между собой клеем БФ-2. Емкость такого конденсатора получилась примерно 1,4 пФ на квадратный сантиметр;
2. из коаксиального кабеля;
3. из алюминиевой трубки диаметром 30 мм и длиной 120 мм и стержня диаметром 8 мм, помещенного внутри трубки на изоляционных шайбах.

Трап является заграждающим контуром, и его настройка проводится по схеме, приведенной на рисунке:

Контур размещается на столе, как можно дальше от металлических предметов. Настройка на резонансную частоту 7050 кГц осуществляется изменением числа витков. Для этого и предназначены монтажные лепестки, расположенные по окружности около последнего витка. Отмотав часть последнего витка, проверяется резонансная частота контура, на которой осциллограф показывает минимум напряжения. Если резонансная частота ниже требуемой, то отматывается следующая часть витка. В моем случае резонанс на частоте 7050 кГц получился при 19 витках.

На мой взгляд, контур следует герметизировать. Если летом особых проблем с открытым контуром не возникает, то поздней осенью и зимой, при обледенении проводов, негерметичный контур превращается в кусок льда, и его вряд ли можно назвать контуром. А ждать, когда лед растает, можно очень долго.

Для герметизации контура лучше всего подходят пластиковые бутылки из-под напитков (минеральной воды, лимонада и т.п.). Я пробовал использовать бутылки
для жидкостей бытовой химии — через год они рассыпались.

Для контура диаметром 50 мм хорошо подходят бутылки емкостью 0,5 л. Я использовал бутылки из-под воды «Bon-Aqua». Конструкция контура, помещенного в такую бутылку:

Бутылка разрезается вдоль в 2-3 см от горлышка и до дна. В полученный разрез вставляется контур с прикрученной к нему внутренней планкой, служащей для крепления контура к бутылке. Ширина планки — примерно 25 мм. Затем под выступающими винтами 7 для них паяльником аккуратно проплавляются отверстия. Временно прикручивается наружная планка, и через отверстия в планках в бутылке шилом проделываются отверстия для выводов контура. Через эти отверстия выводы контура выводятся на
верхнюю планку. После этого верхняя планка снимается для герметизации контура в бутылке. Бутылка обжимается рукой так, чтобы разрезанные стенки заходили друг на друга и одновременно плотно обжимали контур. Для фиксации этого положения бутылка в 2-3 местах обматывается узким скотчем. Далее разрез по всей длине тщательно промазывается клеем БФ-88 или автогерметиком. После высыхания клея бутылку желательно еще раз обмотать, но уже широким скотчем, и швы еще раз промазать клеем.

Затем крепится наружная планка и производится монтаж выводов контура и полотна антенны. Полотно антенны предварительно пропускается через два расположенных рядом отверстия, образуя петлю, исключающую механическую нагрузку в месте пайки. Чтобы провод не перерезался во время эксплуатации, эти отверстия желательно раззенковать. При использовании самодельного конденсатора, изготовленного из фольгированного стеклотекстолита, конденсатор заменяет внутреннюю планку и устанавливается на ее место.

=============================================================================================

Коаксиальные вертикальные антенны

Основное преимущество антенн коаксиального типа — расширенная полоса частот, образованная отвесно расположенным коаксиальным кабелем с произвольным волновым сопротивлением. Нижний конец центральной жилы кабеля соединен с системой заземления, а верхний конец центральной жилы припаян к оплетке кабеля.

Длина кабеля (излучателя) рассчитывается из расчета 1/4λ умноженная на величину коэффициента укорочения кабеля (обычно этот показатель равен 0,66).
L1 = 1/4λ x Vk

Таким образом, получается коаксиальная замкнутая четвертьволновая линия, выступающая в качестве параллельного резонансного контура.
Радиоволны излучаются только экраном кабеля, но вследствие малого
отношения l/d его коэффициент укорочения близок к 0,95, и потому он слишком короток для четвертьволнового резонанса.

Чтобы получить четвертьволновый Groundplane, требуется длину L1 нарастить отрезком L2 до резонансной длины в 1/4λ.

Например:

Используется коаксиальный кабель с коэффициентом укорочения Vk=0,66. Геометрическая четверть длины волны
L1=0,25λ х 0,66 = 0,165λ.

Если для экрана кабеля принять с учетом его отношения l/d коэффициент укорочения V=0,95, то нормальная длина составит
L1 + L2 = 0,25λ х 0,95 = 0,2376λ,
а длина отрезка L2 = 0,2376λ — 0,165λ = 0,0725λ.

При резонансе встроенный четвертьволновый шлейф не работает из-за очень высокого входного сопротивления (параллельный резонансный контур). Если повысить частоту передатчика, то отрезок L1 + L2 окажется слишком длинным — иначе говоря, на нем появится индуктивная реактивная составляющая. Одновременно станет чрезмерно длинной и короткозамкнутая четвертьволновая коаксиальная линия (шлейф). Линия, превосходящая четверть длины волны, оказывает емкостное действие, и в результате индуктивная составляющая отрезка излучателя и емкостная реактивность четвертьволнового шлейфа взаимно компенсируются, а сопротивление излучению возрастает.

С понижением частоты передатчика происходит обратное: отрезок излучателя становится емкостным, а шлейф — индуктивным, что также приводит к взаимной компенсации реактивных составляющих.

Благодаря такой способности четвертьволновой линии частотная полоса антенны расширяется. Сверху ее ограничивают нежелательные изменения диаграммы направленности, а снизу — резкое падение сопротивления излучения.

Благодаря подобной широкополосности длину элементов антенны не обязательно точно выдерживать. Для повышения КПД необходимо очень хорошая система заземления.

DL2FA подробно описал коаксиальные антенны данного типа.

Если коэффициент укорочения коаксиального кабеля равен 0,66, то его геометрическая длина составит 0,25λ х 0,66 = 0,165λ; это длина излучателя, поскольку никакие способы удлинения этого элемента не применялись. Сопротивление излучения этого варианта антенны приблизительно равно 13 Ом. Для достижения высокого КПД антенны сопротивление потерь должно быть тем ниже, чем меньше сопротивление излучения.

Несколько более благоприятные условия создает применение коаксиального кабеля с полувоздушным диэлектриком и коэффициентом укорочения равным 0,82. Тогда длина кабеля L1 = 0,25λ х 0,82 = 0,205λ, с величиной сопротивления уже равной 20 Ом.
Благодаря действию коаксиального четвертьволнового шлейфа входное сопротивление остается активным в широкой области частот, а его величина изменяется вместе с сопротивлением излучения.

С помощью омега-согласующего звена осуществляется согласование с волновым сопротивлением любого кабеля.

Коаксиальные антенны можно применять как многодиапазонные. В этом случае следует помнить об изменениях вертикальной диаграммы направленности с переходом от одного диапазона к другому и сопротивления излучения, а также о необходимости подстройки омега-образного звена при переключении диапазонов.

Коаксиальный кабель излучателя нуждается в искусственной или естественной опоре. Идеальным решением была бы изоляционная труба с коаксиальным кабелем внутри. Иногда можно протянуть кабель между двумя высоко расположенными опорными точками (например, на деревьях).

============================================================================================

Согласующий дельтра-трансформатор

Согласующий дельта-трансформатор применяют, когда требуется питать коротковолновый вибратор через двухпроводную линию с волновым сопротивлением порядка 400-600 Ом. По аналогии с распределением полного сопротивления в полуволновом вибраторе, формирующимся из распределений тока и напряжения, при дельта-согласовании находят две точки подключения, симметрично расположенные относительно середины излучателя, где полное сопротивление равно волновому сопротивлению фидера. Раздвигая для этого провода фидера, согласующему звену придают дельтообразную форму.

Согласующий дельта-трансформатор.

Подключение фидера равносильно удлинению проводников антенны и, следовательно, снижает ее резонансную частоту. Поэтому на расчетной частоте излучателя
без дельта-согласования в месте подключения фидера появляется индуктивная составляющая, а в фидере возникают стоячие волны. Их удается ослабить или полностью
подавить посредством небольшого укорочения проводника антенны в расчете на частоту, несколько более высокую, нежели рабочая. Возникающая при этом емкостная
составляющая антенны позволяет глубоко компенсировать индуктивную составляющую дельта-согласования.

Соотношение длин x:D (см. рисунок) должно составлять 1:1,25. При согласовании 600-омного фидера с полуволновым вибратором используются следующие приближенные формулы: Х (мм) = 36000 / f (Мгц) для коротковолновых антенн.

Расчет стороны D выполняется по формуле D (мм) = 45100 / f (Мгц)

Механическое преимущество согласующего дельта-трансформатора состоит в том, что проводник антенны в отличие от обычного разрезного полуволнового вибратора
остается цельным, а его среднюю часть без всяких опасений можно заземлять или использовать для крепления к металлической опоре.

=============================================================================================

Простая грозозащита

В последние годы актуальность грозозащит стала поменьше — оптика, беспроводные технологии, но все же все же. Если к вам в квартиру заходит кабель, и этот кабель — не оптический, гроза представляет угрозу для вашего оборудования. Если у вас есть телевизор и он подключен к общей сети — кабельное ТВ, коллективная антенна (вдруг) — к чему угодно, что находится за пределами квартиры, гроза представляет угрозу для телевизора, (причем даже бОльшую, чем для компьютера).

Всех интересующихся физикой и «радиотехникой» молнии: сила тока, напряжение, длительность, спектр и пр. отсылаю к фундаментальному ИССЛЕДОВАНИЮ СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ ОТ 1939 ГОДА.

Если вкратце, есть два объекта — облако и земля. Облако в процессе движения «трется» о другие облака и об потоки воздуха, при этом оно обменивается зарядами с тем, обо что трется — электризуется.

Точно так же электризуется синтетический свитер, если его снимать через голову, искры, которые при этом трещат — самые настоящие молнии, той же природы, только маленькие.

Итак, облако набрало заряд, и его потенциал составляет несколько миллионов вольт. Тут есть нюанс: потенциал не существует сам по себе и измеряется относительно какого-то другого объекта, в данном случае земли.

Что такое земля с точки зрения электротехники? Это огромный проводник, фактически сферический конденсатор огромной емкости, который может в неограниченных количествах принимать и отдавать заряды.
При этом за счет своих габаритов и емкости сколько ни закачай заряда в землю, сколько ни забери заряда из земли, ее потенциал практически не изменится.
Именно поэтому потенциал земли считается равным нулю, и от него отсчитывают другие потенциалы.

В пространстве под облаком образуется такое себе распределение потенциалов:

На любых проводах, находящихся на открытом пространстве под грозовым облаком, наводятся потенциалы в несколько тысяч Вольт и более. Несмотря на ужасающие цифры, опасности эта ситуация не влечет:
Напряжение большое, но энергия, которую можно извлечь, определяется емкостью проводов относительно земли, а она мизерна.

Ситуция в корне меняется, если облако «замыкает» на землю, то бишь образуется молния. При этом происходит два явления, которые несут большую угрозу для оборудования.

Явление 1: излучение мощной электромагнитной волны.

Откуда берется волна? Молния — это фактически проводник, «столб» с током, причем этот ток резко меняется во времени. Любое изменение тока порождает электромагнитные волны, и молния тоже. Ток в молнии огромный, до сотен тысяч ампер, и электромагнитная волна получается очень мощной.

В «электро»-«магнитной» волне есть электрическое и магнитное поле (КО).
Куда они направлены? Электрическое поле — а именно оно нас интересует — направлено параллельно молнии.

В электрическом поле между любыми двумя точками существует разность потенциалов — напряжение, и это напряжение тем больше, чем больше расстояние между точками (ну и само собой тем больше, чем больше само поле).
Выражаясь по-русски, поле электромагнитной волны молнии наводит напряжения (нескольких видов) во всех железяках, которые встречаются на пути волны.

Какие именно напряжения?

Напряжение между проводами («противофазное»)

Как хорошо видно из рисунка, электрическое поле волны наводит в параллельных проводах напряжение, и это напряжение тем больше, чем больше расстояние между проводами.
Такое напряжение наводится во всех проводах, которые параллельны: воздушные линии электропередачи, телефонная лапша etc. Такое напряжение может попасть, например, в электросеть и вызвать кратковременный всплеск напряжения 220Вольт, или вывести из строя ADSL-модем (если по какой-то причине провод до модема идет по улице).
Однако в бытовых условиях это напряжение не очень велико за счет небольшого расстояния между проводами.
Именно для компенсации этого напряжения провода в витой паре свиты, и в магистральных телефонных кабелях — тоже. Как видно из рисунка, напряжения соседних «завивок» уничтожают друг друга, давая в сумме ноль (в идеале конечно, в реальности за счет многих факторов напряжение на витой паре при ударе молнии все же есть).

ак выглядит такое напряжение с точки зрения компьютера? Так, как будто ему в разъем сетевой карты резко воткнули вместо небольшого (менее 1 Вольт) сигнала несущей Ethernet источник со значительно бОльшим напряжением.

Итак, угроза номер 1: противофазные напряжения в линии связи при ударе молнии.

Напряжение на обоих проводах относительно земли («синфазное»)

Повторимся: напряжение между проводниками в поле волны тем больше, чем больше расстояние между проводниками. Но помимо проводов в линии связи, есть еще два проводника: сама линия связи и земля. Расстояние между ними много больше, чем расстояние между проводами в кабеле, значит, и напряжение между линией и землей тоже намного больше.

Как выглядит такое напряжение с точки зрения компьютера? Так, как будто соединили все провода в линии связи и подключили, допустим, к «+» источника напряжения. «-» этого источника подключен к земле.

«Да, но ведь наш компьютер не подключен к заземлению, и потенциал на линии относительно земли нам не страшен» — скажете вы, и представите вот такую картинку:

А откуда такой оптимизм, что компьютер не подключен к земле? «Подключен к земле» не означает, что из компьютера выходит толстая шина заземления, это означает, что между землей и компьютером есть какая-то электрическая цепь.

Есть ли такая цепь? Зачастую да.

В БП обычного системного блока никаких деталей между общим проводом компьютера (черный который) и «горячей» частью БП (которая в розетку включается) никаких деталей нет.

А в некоторых блоках питания мониторов и ноутбуков между землей компьютера и землей горячей части БП установлен конденсатор, назначение — подавление импульсных помех. Фактически через этот конденсатор ваш компьютер имеет прекрасное заземление для импульсных напряжений, в том числе и возникающих при ударе молнии.
«Стоп», опять скажете вы. «Блок питания разве заземлен?»
Да, поскольку в розетке есть ноль и фаза. Ноль бытовой сети 220 Вольт подключен к заземлению в обязательном порядке.

Итак, исходите из того, что ваш компьютер заземлен по цепи
общий провод компьютера -> общий провод монитора -> конденсатор в БП между горячей и холодной частью -> элементы горячей части БП монитора -> ноль сети -> земля
а ноутбук еще короче
общий провод схемы ноутбука -> конденсатор в БП между горячей и холодной частью -> элементы горячей части БП ноутбука -> ноль сети -> земля

А достаточно ли емкости этого конденсатора, чтобы представлять угрозу? Да. Обычно это несколько тысяч пикофарад, и если зарядить этот конденсатор до напряжения в несколько киловольт, его энергии вполне хватит для вывода схемы компьютера из строя.

Есть и другие варианты цепей, через которые компьютер может быть подключен к земле.

Если у вас есть ТВ-тюнер и в него включен кабель от кабельного ТВ, ваш компьютер надежно заземлен по цепи: общий провод компьютера -> наружная часть разъема антенны -> оплетка антенного кабеля -> заземленная кабельная коробка в подъезде.

Если у вас есть CDMA-антенна на металлической мачте, вкопанной в землю, ваш компьютер надежно заземлен по цепи: оплетка кабеля -> траверса (несущая ось) антенны -> мачта -> земля.

Фактически упрощенная схема цепи выглядит так

Итак, угроза номер 2: синфазные напряжения в линии.

Явление 2. Растекание тока от молнии и связанное с этим изменение потенциала земли

Об угрозах номер 1 и 2 многократно писали. Но есть и еще одна угроза, которую обычно обходят вниманием, правда, она актуальна в том случае, если компьютер по-настоящему заземлен (ТВ-тюнер, антенна — см. выше) и особенно актуальна для телевизоров (немного ниже о ТВ отдельно).

Что такое «земля»? Третья планета Повторимся: главное электротехническое свойство земли — это способность неограниченно принимать заряды.
А что еще может принимать заряды? Любая железяка, любой проводник, любой кусок электрической схемы, выступая просто как проводник. Такая «псевдоземля», конечно, принимает намного меньше зарядов, просто в силу габаритов, емкости если хотите, но все же принимает.

Итак, ударила молния. В молнии протекает ток, переносятся заряды, всякие там электроны.
А куда они переносятся? В землю, куда ударила молния.

В земле протекает ток, «растекаясь» вокруг места удара молнии. Потенциал земли вокруг места удара перестает быть нулевым, и если где-то рядом с ударом молнии находится ваше заземление, то его потенциал в момент удара резко возрастает, и через заземление в ваш компьютер или телевизор «затекают» из земли заряды от молнии.

А куда они дальше деваются? Для этих зарядов роль «земли» выполняет схема компьютера или телевизора, заряды растекаются в схеме, и через электронные узлы схемы протекают токи, которые могут привести к выходу этих узлов из строя.

Итак, при ударе молнии на компьютер/телевизор действуют сразу четыре поражающих фактора (оценка опасности субъективна и основана на ремонтном опыте):

Защита

Абстракция: защититься от потока можно двумя способами: закрыть поток или отвести его в другое русло.

Отвод потока энергии
Самый простой принцип грозозащиты: замкнуть или сбросить в землю лишнюю энергию, актуально для синфазных и противофазных напряжений.

Условная схема проста:

При превышении напряжения («провод-провод» или «провод-земля») пороговый элемент открывается и замыкает цепь.
Один из лучших вариантов пороговых элементов — газоразрядные приборы, самый простой вариант — обычная неонка.

Неонка — не лучший разрядник для таких целей: высокое внутреннее сопротивление, малая мощность рассеивания, да и вообще она не для этого.

Есть специализированные разрядники именно для защиты линий:

и грозозащита с таким разрядником

Варианты схем таких грозозащит в основном сводятся к тому, как посадить один дорогой разрядник на несколько линий и как еще добавить дополнительных защитных элементов (варисторы, искровые промежутки).
В интернете есть масса и устройств в продаже, и схем для самореализации.

Есть ли смысл применять такие защиты? Конечно есть, и была масса ситуаций, когда они выручали. Цена вопроса — несколько долларов.
Но обратим внимание вот на что:
1. Все защиты не касаются телевизоров и вообще заземленной техники (см. выше).
2. Все такие защиты оперируют с полной мощностью напряжений, наводимых в линии молнией, сбрасывая/замыкая часть ее.

Есть способ уменьшить мощность напряжений, наводимых в линии молнией.

Гальваническая развязка

В электротехнике и радиотехнике есть понятие «гальваническая развязка» — когда то, что нужно, передается, при этом электрической связи между передающей и принимающей частью нет.

Самый простой пример — трансформатор. Как он работает? Одна обмотка перемагничивает магнитопровод, за счет этого перемагничивания возникает напряжение во второй обмотке, вот как-то так:

Главное, что нас интересует в этом девайсе:
— первичная и вторичная обмотки между собой не соединены. Никак. Синфазные напряжения в принципе через трансформатор не пройдут
— вы можете подключить первичную обмотку хоть к мегаваттной электростанции — во вторичной обмотке вы не получите мощность больше, чем может пропустить через себя сердечник.

Если мы установим по трансформатору на все входящие пары ethernet, а в телевизоре — на вход антенны, то мы решим массу проблем.
Во-первых, мы железно развяжемся от земли и устраним самую опасную проблему — затекание токов от молнии в наш девайс.
Подчеркну — актуально главным образом для телевизоров, наблюдалось много сгоревших после грозы, причем выходили из строя не БП, а именно внутренние узлы с высокой степенью интеграции — процессоры, микросхемы обработки сигнала etc.
Во-вторых, противофазная помеха, конечно, попадет на вход устройства, но ее мощность будет ограничена трансформатором и вреда не принесет. К тому же вот теперь ее легко и надежно можно отсечь грозозащитой.
В третьих, синфазная помеха к нам не попадет вообще.

Красота? Конечно. Только не нужно забывать, что помимо защитных функций, трансформатор должен еще без проблем пропустить сигнал, и тут начинаются нюансы.

На входе сетевой карты в обязательном порядке трансформаторы стоят, вот первые попавшиеся в гугле схемы:

Но практика показывает, что в реальности толку от них немного, горят и сетевые карты, и все остальное. Возможно, это связано с особенностями конструкции, или с пробоем изоляции очень тонких эмалированных проводников, которыми они намотаны.

Изготовить самостоятельно такой же, но без крыльев но улучшенный трансформатор с магнитопроводом малореально — для частот Ethernet 100base-t и для телевизионных частот (сотни мегагерц) расчет и конструкция трансформатора сложны, плюс нужен особый высокочастотный материал магнитопровода.

Но все можно решить намного проще.

Трансформатор с деревянным сердечником

Берем кусок витой пары, полметра — метр, некритично.

Важно! Витая пара не должна быть повреждена, расплетена, нарушен шаг витков и пр. — аккуратно достаньте из кабеля, не тяните за провод!

Наматываем на любую неметаллическую оправку — можно вот так:

или так

Если серьезно, то наматываем на что угодно непроводящее неметаллическое, но чтобы удобно было. Как наматывать, число витков и пр. — некритично.
Оставляем концы по 5 см, фиксируем намотку — опять же чем-нибудь непроводящим, расплетаем концы и переплетаем по-другому: свиваем вместе концы одного цвета.

Получится вот что:

То есть каждый провод — отдельная как бы обмотка.

Это — трансформатор, но работающий на другом принципе: трансформатор на длинной линии.
Длинная линия в данном случае — кусок витой пары. В ней при работающей сети Ethernet возбуждается электромагнитная волна, причем ее энергия сосредоточена внутри пары (именно поэтому неважно на чем наматывать). Энергия поля этой электромагнитной волны обеспечивает передачу сигнала с одного провода на другой.

Как использовать такой трансформатор для защиты от молний?

Изготовьте два таких трансформатора. Включить их нужно в разрыв двух пар любым способом — можно просто аккуратно разрезать кабель, разрезать нужные пары и включить в разрыв эти трансформаторы. Полярность — некритична.

Сразу ответ на возникшие вопросы.

Это — не шутка, конструкция проверена и используется. Я в грозу не выключаюсь вообще, проблем не было, до этого сжег пару сетевых карт и материнку.

В Интернете есть подобные варианты трансформаторов, но намотанные на ферритовом кольце.
Я — противник этого: в передаче сигнала кольцо не участвует, но феррит — проводник, плохой, но проводник. Наматывая на кольце, вносятся ненужные паразитные емкости и появляется возможность пробоя на сердечник при ударе молнии.
Но на кольце, конечно, красивее выглядит конструкция. Дело вкуса.

На гигабитной сети не проверялось.

Потерь такая конструкция не вносит при длине витой пары в трансформаторе от 0,5 метра.
Измерения прибором (ВЧ-вольтметр импровизованный) падения уровня сигнала не показывают.

Линк до 100 метров работает так же как и работал — 0% потерь, время пинга не изменилось.
В общем, с точки зрения работы сети наличие в разрывах входящего сетевого кабеля двух таких трансформаторов никак не обнаруживается.

Другие грозозащиты я не использую.

Грозозащита антенного кабеля

Здесь главная задача — отвязаться от земли, которая «приходит» по оплетке антенного кабеля. Принцип тот же: в разрыв кабеля включить такой трансформатор, но тут могут возникнуть нюансы.

Волновое сопротивление витой пары и антенного кабеля — разное, плюс к этому витая пара — симметрична, а антенный кабель — нет. Поэтому может упасть уровень приема некоторых аналоговых каналов (а может визуально и не упасть), могут появиться на некоторых — опять же аналоговых — каналах двоения. Можно поэкспериментировать с длиной куска витой пары в трансформаторе, можно попробовать изготовить аналогичную конструкцию из антенного кабеля.

Я на грозовой период к телевизору такую штуку делаю. Появляется небольшой снег на 1-м канале из 70-ти.

И в заключение важный момент.

Ничто вас не спасет от прямого попадания молнии в кабель. Более того, в такой ситуации вас будет заботить не сохранность сетевой платы, а чтобы квартира не сгорела.
Будьте благоразумны, не используйте идущие по улице и заходящие к вам в квартиру длинные медные линии связи.

=============================================================================================

Трехэлементная J-антенна диапазона 2 м

Несложная направленная антенна диапазона 2 м может использоваться, например, в полевых условиях для повышения энергетики «хэндика». КСВ в кабеле составляет около 1.6, поэтому желательно применять кабель минимально необходимой длины.

Элементы антенны установлены на деревянной несущей траверсе сечением 25×50 мм и длиной 765 мм. Рефлектор и директор изготовлены из алюминиевых проводов диаметром 5 мм, которые с усилием вставлены в отверстия диаметром около 5 мм, просверленные в несущей траверсе.

Если рефлектор и директор имеют другой диаметр, то их длины следует изменить:

Диаметр элемента 3 мм
Длина рефлектора 1042 мм
Длина директора 923 мм

Диаметр элемента 6 мм
Длина рефлектора 1040 мм
Длина директора 907 мм

Длина J-образного активного вибратора, изготовленного из провода диаметром 2,0-3,0 мм в пластиковой изоляции, составляет 955 мм. Для изготовления вибратора следует взять отрезок провода длиной 1525 мм, т.к. около 500 мм провода используются в петлевой части вибратора.

Монтаж кабеля RG-58 к вибратору выполняется так, чтобы центральная жила кабеля паяется к правому концевому выводу петлевой части вибратора, а оплетка — к средней (прямолинейной) части вибратора (в этом месте с провода необходимо удалить изоляцию).

Подобный J-образный вибратор обеспечивает широкую полосу рабочих частот антенны, но далеко не идеальное согласование с фидером. Впрочем, данное обстоятельство не столь важно при коротком фидере (до 5 м).

Для получения оптимальных параметров антенны в полосе частот 144-146 МГц (любительский диапазон 2 м в 1-м районе IARU) длину элементов антенны следует несколько увеличить.

Крепление несущей траверсы к мачте концевой частью и прокладка фидера вдоль траверсы до мачты позволяют исключить влияние кабеля на параметры антенны при вертикальной поляризации излучения, которое, как правило, применяется в УКВ FM-радиосвязи. Кроме того, при такой конструкции практически не требуется применять симметрирующее устройство.

Если мачта металлическая (что желательно), то установка траверсы на 0,5 м ниже верхнего конца мачты, а рефлектора — на расстоянии 180 мм от мачты позволяет несколько улучшить соотношение излучений «вперед/назад».

Диаграмма направленности (на основании модели антенны в программе EZNEC) в вертикальной плоскости:

в горизонтальной:

Для достижения максимума излучения в горизонтальной плоскости несущую траверсу следует крепить на самом верху металлической мачты; высота установки антенны над поверхностью земли должна составлять 3 м.

=============================================================================================

Антенна «базука»

Дипольная антенна болгарского радиолюбителя К.Драндарова (LZ2ZK) «Двойная базука» является эффективной однодиапазонной широкополосной антенной. Для ее изготовления не требуется балун для симметрирования…

1) 100,10 разделить на ЧАСТОТУ в МГц = длинна кабельного вибратора.
2) 20,79 разделить на ЧАСТОТУ в Мгц = длинна ёмкостных нагрузок.
3) 141,168 разделить на ЧАСТОТУ в Мгц = общая длинна антенны.

Антенна длиной L состоит из части L1, изготовленной из коаксиального кабеля, и двух крайних частей L2 из двухпроводного симметричного ТВ кабеля. В качестве коаксиального кабеля может применяться RG-58, при этом к антенне можно подводить мощность до 1kW.

Размеры частей антенны:

Общая длина L=141.68/F [м]
Длина части из коаксиала L1 = 100.10/F [м]
Длина части из КАТВ L2=20.79/F [м],
где F — средняя рабочая частота в MНz

Изготовление

Сначала рассчитывают длину центральной части L1 и отрезков L2 по формулам, приведенным выше в соответствии с выбранным диапазоном. Посредине коаксиального кабеля L1 снимают 50 мм внешней оболочки (изоляции). На этом оголенном участке аккуратно удаляют 30 мм оплетки, чтобы не повредить полиэтиленовой изоляции и центральной жилы. Обработанный таким образом коаксиальный кабель закрепляют с помощью медных скобок на пластинке из плексигласа или стеклотекстолита. Также с помощью еще одной скобы крепиться и фидер. Оплетки L1 и центральная жила и оплетка фидера припаиваются к скобкам.

Сняв около 40 мм внешней изоляции по краям кабеля L1 расплетают оплетку. Аккуратно снимают 25 мм полиэтиленовой изоляции, чтобы не повредить центральную жилу. Далее центральная жила и оплетка ровно отрезаются и спаиваются вместе.

По краям каждого из двух двухпроводных отрезков L2 на длину 20 мм снимается изоляция. Жилы cодного конца ровно обрезают и спаивают с коаксиальным кабелем. Коаксиальный кабель и двухпроводная линия закрепляются с помощью скобок к изоляционной пластинке из плексигласа или стеклотекстолита.

Проводники на свободных краях отрезков L2 обрезаются и спаиваются. К их концам крепятся растяжки с изоляторами.

Рекомендуется нанести гидроизоляцию из силикона, расплавленного полиэтилена или др. на центральную часть кабеля в местах соединения фидера и присоединения двухпроводной линии к отрезкам коаксиального кабеля и растяжкам.

Теперь изготовленная антенна может быть закреплена в выбранных точках. Примененный коаксиальный кабель RG58 и двухпроводная линия выдерживают достаточное натяжение при обледенении, но будет лучше, если по длине антенны будет закреплена тонкая капроновая леска.

Настройка антенны в резонанс проводится изменением длины отрезка L2. Поэтому, рекомендуется независимо от первоначальных размеров, увеличить длину отрезков на 300-400 мм больше расчетных с целью последующей корректировки длины в реальных условиях установки антенны.

Если в наличии нет двухпроводной линии, то ее можно заменить обыкновенным многожильным проводом d=2 мм в полиэтиленовой изоляции.

«Двойная базука» является диполем и может быть подвешена как горизонтально, так и с наклоном, как слопер, или как Inv V.

=============================================================================================

Антенны и их настройка

Многие не понимают важности хорошего согласования тракта Радио-ЛинияПередачи-Антенна. Или вернее понимают важность, но совершенно не в состоянии реально оценить состояние дел. Чаще всего довольствуются показаниями встроенного КСВ метра близкими к единице. Самое неприятное при этом состоит в том, что в случае плохого положения дел, владелец радио повышает мощность до тех пор пока не станут отвечать. А сколько мощности наведется на телевизор соседа и уйдет на разогрев атмосферы — вопрос второй… Попытаемся разобраться.

На картинке схематично изображена схема из трех устройств и двух переходов между ними.

Секрет в том, что КСВ метр показывает то что он «видит» на разъёме трансивера. Остальные устройства и импедансы «прячутся за спины» впереди стоящих как одна матрёшка внутри другой. И на каждом переходе и устройстве сушествуют потери обусловленные затуханием в кабеле или линии передачи и плохим КСВ. Для начала определимся с единицами измерения. Для специалистов, например в области сельского хозяйства, термин диБи ближе к медицинскому, чем к понятию «во сколько раз». Поэтому для начала таблица потерь в Дб и расшифровка в процентах, в которых все хорошо понимают. А теперь таблица физических потерь в линиях и местах соединений в зависимости от диапазона расчитанные специальной программой моделирования линий передачи а также потери при плохом согласовании..

Глядя на эту картину легко согласиться с тем, что при неблагоприятном раскладе в антенну может вообще ничего не попасть :-).

А теперь ближе к радиотехнике. Если антенна имеет реальный импеданс равный сопротивлению линии передачи, будь то коаксиальный кабель, четвертьволновой трансформатор или настроенная линия, то на разъёме трансивера КСВ-метр измерит реальный КСВ антенно-фидерного устройства (АФУ). Если нет, то КСВ-метр покажет скорее согласование с кабелем, чем со всей системой. В связи с тем, что измерять КСВ непосредственно на антенне, уже поднятой над землей, очень неудобно, для связи с антенной часто применяют настроенные линии и четверть или полуволновые отрезки кабеля, также являющимися трансформаторами, которые точно «передают» на вход радио значение КСВ антенны (импеданс). Именно поэтому, если сопротивление антенны неизвестно, или её только настраивают, имеет смысл применять коаксиальный кабель определённой длины. Приведённые выше таблицы помогут выбрать из двух зол наименьшее — либо потери в фидере, либо потери КСВ :-). В любом случае то, что я описал выше лучше знать, чем оставаться в неведении… При выборе, установке или настройке той или иной антенны необходимо знать несколько основных их свойств, которые можно описать следующими понятиями.

Резонансная частота

Антенна излучает или принимает электромагнитные колебания с наибольшей эффективностью только тогда, когда частота возбуждающего колебания совпадает с резонансной частотой антенны. Из этого следует, что ее активный элемент, вибратор или рамка имеют такой физический размер, при котором наблюдается резонанс на нужной частоте.

Изменением линейных размеров активного элемента — излучателя, антенна настраивается в резонанс. Как правило (исходя из наилучшего соотношения эффективность/трудоёмкость и согласования с линией передачи), длина антенны равна половине или четверти длины волны на центральной рабочей частоте. Однако из-за емкостных и концевых эффектов электрическая длина антенны больше, чем ее физическая длина.

На резонансную частоту антенны влияют: близость расположения антенны над землей или какого-нибудь проводящего объекта. Если это антенна многоэлементная, то резонансная частота активного элемента может еще изменяться в ту или иную сторону в зависимости от расстояния активного элемента по отношению к рефлектору или директору. В справочниках по антеннам приводятся графики или формулы для нахождения коэффициента укорочения вибратора в свободном пространстве в зависимости от отношения длины волны к диаметру вибратора.

В действительности коэффициент укорочения определить точнее довольно сложно, т.к. существенное влияние оказывает высота подвеса антенны, окружающие предметы, проводимость почвы и т.п. В связи с этим, при изготовлении антенны, используют дополнительные элементы подстройки, позволяющие в небольших пределах изменять линейные размеры элементов. Одним словом «доводить» антенну до рабочего состояния лучше на месте её постоянного расположения. Обычно, если антенна проволочная типа диполя или Inverted V, укорачивают (или удлиняют) провод, подключенный к центральной жиле фидера. Так меньшими изменениями можно добиться большего эффекта. Таким образом настраивают антенну на рабочую частоту. Кроме этого, изменяя наклон лучей в Инвертед V, подстраивают по минимуму КСВ. Но и этого может оказаться недостаточно.

Импеданс или входное сопротивление (или сопротивление излучения)

Умное слово Импеданс обозначает комплексное (суммарное) сопротивление антенны и оно изменяется вдоль ее длины. Точка максимального тока и минимального напряжения соответствует наименьшему импедансу и называется точкой возбуждения. Импеданс в этой точке называется входным импедансом. Реактивная составляющая входного импеданса на резонансной частоте теоретически равна нулю. На частотах выше резонансной, импеданс носит индуктивный характер, а на частотах ниже резонансной — емкостной. На практике реактивная составляющая в большинстве случаев меняется от 0 до +/-100 Ом.

Импеданс антенны может зависеть и от других факторов, например, от близости расположения к поверхности Земли или каким-либо токопроводящим поверхностям. В идеальном случае симметричный полуволновой вибратор имеет сопротивление излучения 73 Ом, а четвертьволновый несимметричный вибратор (читай штырь) — 35 Ом. В реальности влияние Земли или проводящих поверхностей может изменить эти сопротивления от 50 до 100 Ом для полуволновой и от 20 до 50 Ом для четвертьволновой антенны.

Известно, что антенна Inverted V, из-за влияния земли и других объектов никогда не получается строго симметричной. И чаще всего сопротивление излучения в 50 Ом оказывается смещено от середины. (Следует одно плечо укоротить, а другое увеличить на эту же величину.) Так, например, три противовеса чуть короче четверти волны расположенные под углом в 120 градусов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, превращают сопротивление GP в очень удобные для нас 50 Ом. И вообще сопротивление антенны чаще «подгоняют» под сопротивление линии передачи, чем наоборот, хотя известны и такие варианты. Этот параметр очень важен при конструировании узла питания антенны.

Не специалисты и не очень опытные радиолюбители, я, например, даже не догадываются, что активные элементы во многодиапазонных антеннах можно подключать физически не все! Например, очень распространенная конструкция, когда непосредственно к фидеру подключается только два, а то и один элемент, а остальные возбуждаются переизлучением. Даже жаргонное слово такое есть – «переопылением». Конечно это не лучше чем прямое возбуждение вибраторов, но очень экономно и сильно упрощает конструкцию и вес. Пример – многочисленные конструкции трехдиапазонных антенн типа Уда-Яги и Русские Яги в том числе — конструкции линейки XL222, XL335 и XL347.

Активное питание всех элементов – это классика, так сказать. Всё по науке, максимальная полоса пропускания без завалов, намного лучше диаграммы направленности и соотношения Front/Back. Но всё хорошее всегда дороже. И тяжелее 🙂 Поэтому за этим тянется более могучая мачта, такая же поворотка, площадь под растяжки и т.д. и т.п. Для нас, потребителей, стоимость – не последний аргумент.

Не следует забывать и о таком приёме как симметрирование. Оно необходимо для устранения «перекоса» при питании симметричной антенны несимметричной линией питания (в нашем случае коаксиальный кабель) и вносит значительные изменения в реактивную составляющую сопротивления приближая его к чисто активному.
На практике это или специальный трансформатор именуемый балун (баланс-унбаланс) или просто некоторое количество ферритовых колец, надетых на кабель вблизи точки подключения антенны.

Обратите внимание, что когда мы говорим «балун-трансформатор», то имеем в виду что в этом случает реально транфсормируется импеданс, а если это просто балун, то скорее это дроссель включенный в цепь оплетки кабеля.

Обычно даже для диапазона 80 метров хватает десятка колец (типоразмер по кабелю, проницаемость что-нибудь от 1000НН и меньше). На диапазонах выше и того меньше. Если кабель тонкий, и есть одно или несколько колец большого диаметра, можно поступить наоборот: намотать на колце(цах) несколько витков кабелем.
Важно: из всех витков что помещаются, половину надо намотать в другую сторону.

У меня на диполе 80-ти метрового диапазона 10 витков кабеля на кольце 1000НН, а на трехдиапазонном гексабиме(спайдере) 20 колец надетых на кабель. Их общее сопротивление (как индуктивность) на рабочей частоте должно быть более 1 килоОма. Это исключит протекание тока по оплетке кабеля, тем самым достигается симметричное возбуждение в точке подключения.

Самое практичное решение, в связи со своей простотой и эффективностью применяемое повсеместно – это 6-10 витков кабелем питания в катушку диаметром 20 сантиметров (витки следует закрепить или на каркасе или пластиковыми направляющими так, чтобы получилась индуктивность, а не бухта кабеля :-). На фото это можно хорошо рассмотреть. Этот прием отлично сработает и на вашем обычном диполе. Попробуйте, и вы сразу заметите разницу в уровне TVI.

Усиление

Если антенна излучает одинаковую мощность абсолютно во всех направлениях, она называется изотропной, т.е. диаграмма направленности – сфера, шар. Реально такая антенна не существует, поэтому её еще можно назвать виртуальной. У неё только один элемент – у неё нет усиления.

Понятие «усиление» может применить только к многоэлементным антеннам, оно образуется за счет переизлучения синфазных электромагнитных волн и сложения сигналов на активном элементе. Всем нам знакома ситуация с плохой связью мобильных телефонов в сельской местности? И как мы её решаем? Находим длинный токопроводящий предмет и подносим к нему «мобилу» как можно ближе. Качество связи возрастает. Конечно же, за счет переизлучения найденным нами токопроводящим предметом сигналов базовой станции. Те, кто постарше, может быть помнят аналогичную ситуацию с транзисторными приемниками 60-тых, слушая «Битлз». Та же ситуация. Особенно это было заметно на магнитных антеннах: из-за большого количества витков магнитной антенны суммируемое переизлучаемое напряжение было больше. Особый случай, иногда употребляют слово «усиление» в отношении одиночного штыря для определения насколько вертикальная составляющая излучения меньше излучения в горизонтальной плоскости. Априори это не есть усиление – это скорее коэффициент трансформации 🙂 Не путайте с фазированными или коллинеарными вертикалами: в них два или больше элементов, и у них есть реальный коэффициент усиления. Коэффициент усиления можно получить, сконцентрировав энергию излучения в одном направлении. Усиление образуется за счет сложения-вычитания радиоволн возбужденных в вибраторе и переизлучённых директором. На анимированном чертеже результирующая волна показана зелёным цветом.

Коэффициент направленного действия (КНД) является мерой увеличения потока мощности за счет сжатия диаграммы направленности в каком-то одном направлении. Антенна может иметь высокий КНД, но малый коэффициент усиления, если омические потери в ней велики и «съедают» полученное за счет переизлучения полезное напряжение. Коэффициент усиления рассчитывается сравнением напряжения на измеряемой антенне, с напряжением на эталонном полуволновом диполе, работающем на той же частоте, что и измеряемая антенна, и том же удалении от передатчика. Обычно коэффициент усиления выражается в децибелах по отношению к эталонному диполю — dB. Точнее это будет называться dBd. А вот если сравнивать с виртуальной, изотропной антенной, то тогда величина будет выражаться в dBi и само число будет несколько больше, потому что диполь всё-таки имеет какие-то направленные свойства – максимумы в направлении перпендикулярном полотну, если помните, а изотропная антенна нет. В знаменателе меньшее число, поэтому и отношение больше. Но вы на них не «введитесь», мы практики, смотрим всегда на dBd.

Диаграмма направленности

Антенны стараются конструировать таким образом, чтобы они имели максимум коэффициента усиления (принимали и передавали) в заранее выбранном направлении. Это свойство называется направленностью. На анимации приведен динамический чертёж сложения-вычитания возбуждаемой в вибраторе и переизлучённой рефлектором и директором радиоволн. Зелёным цветом обозначена результирующая радиоволна.

Характер излучения антенны в пространстве описывается диаграммой направленности. Кроме излучения в основном (главном) направлении, существуют побочные излучения — задние и боковые лепестки.

Диаграмму направленности передающей антенны можно построить, поворачивая ее и измеряя напряженность поля на фиксированном расстоянии и не изменяя частоту передачи. Эти измерения преобразованные в графическую форму дают представление в каком направлении антенна имеет максимальный коэффициент усиления, т.е. полярная диаграмма показывает направление, в котором концентрируется энергия, излучаемая антенной в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В радиолюбительской практике это наиболее сложный вид измерений. Проводя измерения в ближней зоне необходимо учитывать ряд факторов влияющих на достоверность измерений. Любая антенна кроме основного лепестка имеет еще и ряд боковых лепестков, в диапазоне коротких волн мы не можем поднять антенну на большую высоту. При измерениях диаграммы направленности в диапазоне КВ боковой лепесток отразившись от земли или от ближнего здания может попасть на измерительный зонд, как в фазе так и в противофазе, что приведет к ошибке в измерениях.

Диаграмма направленности есть и у простых проволочных антенн. Например у диполя — восьмерка с глубокими провалами в диаграмме, что не есть хорошо. То же самое у популярной антенны Inverted V.

Если все хорошо помнят учебники по радиотехнике или Ротхаммеля, то инвертед ви (диполь) имеет восьмерочную диаграмму. Т.е. есть глубокие провалы. А если поменять положение полотен, поменять местами одну пару (сдвинуть полотна одной антенны например под углом 90 градусов), то диаграмма начинает приближаться к условно говоря толстой сардельке. Но самое главное — пропадают провалы, а диаграмма «округляется». У диполя достаточно изменить угол между половинками. А если сделать у волнового диполя этот угол равным 90°, то с некоторой натяжкой диаграмму излучения можно назвать круговой.

Полоса пропускания

Как правило, различают два класса антенн: узкополосные и широкополосные. Очень важно, чтобы в рабочем интервале частот поддерживалось хорошее согласование и заданное усиление. Полоса пропускания антенны не должна меняться при перестройке по частоте передатчика или приемника. К узкополосным антеннам относятся все простые резонансные антенны, а также направленные такие как «волновой канал” и «квадрат”. Меня, как заядлого телеграфиста, вполне устраивают антенны с полосой 100 кгц, но есть универсалы, любители SSB, поэтому производители антенн стараются обеспечить полосу пропускания равную ширине радиолюбительских участков. Например, антенна волновой канал” на радиолюбительский диапазон 14 МГц должна иметь полосу пропускания не менее 300 кГц (14000 — 14300 кГц) и к тому же хорошее согласование в этой полосе частот. Широкополосные антенны отличаются большим диапазоном изменения частот, в котором сохраняются рабочие свойства антенны, во много раз превосходящим в этом отношении резонансные системы. К ним относятся логопериодические и спиральные антенны.

Коэффициент полезного действия (КПД)

Часть подводимой к антенне мощности излучается в пространство, а другая часть в проводниках антенны превращается в тепло. Поэтому, антенну можно представить как эквивалентное нагрузочное сопротивление состоящее из двух параллельных составляющих: сопротивления излучения и сопротивления потерь. Эффективность антенны характеризуется ее КПД или отношением полезной (излучаемой) мощности к суммарной мощности, подводимой к антенне. Чем больше сопротивление излучения по отношению к сопротивлению потерь, тем больше КГIД антенны. Совершенно очевидно, что хорошие электрические контакты и небольшие омические сопротивления (толщина элементов) – это хорошо.

КСВ

Как видите, этот параметр интересует нас в поледнюю очередь и не является главным. (Не дай бог вам подумать, что его плохому значению можно не огорчаться. Если КСВ более двух – это плохо). Если антенна настроена в резонанс и в ходе настройки мы скомпенсировали ее реактивность, и согласовали с фидером питания по сопротивлению, то КСВ будет равен единице. Только не используйте в качестве КСВ-метра встроенный в трансивер прибор. Он скорее индикатор. Плюс ко всему не всегда вылючается автотюнер. А мы ведь хотим знать правду. 🙂 И еще не забудьте про симметрирование (см. выше). Известно, что можно запитывать антенны коаксиальным кабелем любой длинны, на то он и несимметричный коаксиальный кабель, но в случае, когда по одному кабелю запитывается две антенны, лучше убедиться, что для обоих расчетных частот длинна кабеля кратна полуволне.

Например, для частоты 14,100 длина кабеля должна быть:
100 / 14,1 х 1; 2; 3; 4 и т.д. = 7,09м; 14,18м; 21,27м; 28,36м и т.д.

Для 21,100мгц соответственно:
100 / 21,1 х 1; 2; 3; 4 и т.д. = 4,74м; 9,48м; 14,22м; 18,96м; 23,70; 28,44 и т.д.

Обычно народ считает приоритетным минимальную длину фидера, а если просчитать немного большие длины, то мы увидим, что для диапазонов 15 и 20 метров первая «кратность» наступит при длине кабеля 14,18 и 14,22 метра, вторая, соответственно, 28,44 метра и 28,36 метра. Т.е. разница в 4-ре сантиметра, длинна разъема PL259. 🙂 Этой величиной пренебрегаем и имеем один фидер для двух антенн. Просчитать «кратную длину» фидера для диапазонов 80 и 40 метров для вас теперь не составит труда. Если мы не забыли про симметрирование, теперь мы можем настраивать антенну с уверенностью в том, что фидер не вносит никаких помех в чистоту эксперимента. Очень хороший вариант два двойных Инвертед Ви на двух мачтах: 40 и 80 + 20 и 15 метров. С таким вариантом (ну еще GP на 28 мгц на случай если будет прохождение) EN5R выезжает практически во все экспедиции.

Ну, вот теперь мы вооружены теоретическими знаниями о свойствах антенн и адекватно можем воспринимать советы по их исполнению и настройке. Конечно же всё теоретически, потому что вам на месте видней. Самый популярный среди антенн у радиолюбителей – диполь. Итак, исходные условия: мы можем поднять-опустить диполь в течении получаса и много раз в день. Тогда, скорее всего, нет смысла тратить время на предварительную настройку его на земле: это нетрудно будет выполнить для его работы на высоте подвеса. Из предварительных теоретических познаний вам понадобится только сведения о том, что рабочая частота диполя вблизи земли с подъемом «уйдет» вверх на 5-7 процентов. Например, для 20-ти метрового диапазона это 200-300 кгц.

Для настройки в резонанс с рабочей частотой обычного диполя можно использовать (кроме системы опустить-отрезать-поднять) или свип-генаратор (многие знают этот прибор под именем ГКЧ), или ГИР или, на худой конец, ГСС и осциллограф. Понятно, что если таких приборов нет, то придется настраивать полотно диполя в резонанс с помощью обыкновенного индикатора поля, или как его еще называют – зонд. Это обычный диполь с длинной полотен не менее чем в десять раз меньше чем расчетная длинна самой антенны, подключенный к выпрямительному мосту (лучше на германиевых диодах – будет реагировать на меньшее напряжение), нагруженному на обычный стрелочный прибор – микроамперметр с максимальным размером шкалы (чтобы лучше видно было). Лучше будет если зонд будет с контуром(фильтром) на рабочую частоту, чтобы не настроиться на мобилку соседа, и с усилителем. Например такой. Понятно, что подгоняем длину диполя по максимуму его излучения на рабочей частоте. Минимум КСВ в этом случае должен образоваться автоматом. Если нет, вспоминаем про симметрирование. Если не помогает и значение КСВ всё еще высокое – придется вспомнить о способах согласования. Хотя это бывает очень редко.

Следующая по сложности композиция – несколько диполей по одному кабелю. Ну, про кабель читайте выше, а про полотна следует знать следующее: для их минимального влияния одного на другой их следует растягивать под углом в 90 градусов. Если такой возможности нет, то после коррекции длинны одного, скорее всего, придется корректировать и другой. Несколько inv V. по одному кабелю – вариант описанный выше и отличается только тем, что «подровнять» КСВ к минимальному значению можно регулируя угол наклона полотен в вертикали (к мачте), что, конечно, проще, чем изготовление согласующего устройства и даже проще очередной подгонки динны полотна.

Итак, выясняется, что должна выполняться последовательность действий – сначала антенну настраивают в резонанс, а затем добиваются минимального КСВ в необходимой полосе частот. Всё это справедливо для простых дипольных антенн. И очень усложняется, в случае если антенна многоэлементная. В этом варианте без специальных приборов не обойтись, так как следует настроить не только систему с несколькими неизвестными, но еще и добиться вполне определённых направленных свойств.

Настройка включает в себя измерение основных параметров антенны и коррекцию их путем подгонки линейных размеров элементов антенны, расстояний между элементами, настройки согласующих и симметрирующих устройств. Совет: доверьтесь специалистам. Как говорил известный белорусский коротковолновик Владимир Приходько EW8AU, «настраивая антенну только по КСВ, можно из антенны сделать хорошую согласованную нагрузку для выходного каскада передатчика. Он хорошо будет работать в нормальном режиме, только антенна при этом может иметь плохую диаграмму направленности, низкий коэффициент полезного действия, часть мощности будет расходоваться на нагрев элементов антенны и антенно-фидерного тракта и самое неприятное, что может быть для радиолюбителя – это помехи телевидению».

============================================================================================

Программа Yagi Calculator (YC) от VK5DJ

Выпущена новая версия попу­лярной программы Yagi Calculator (YC) 2.6.6, разработанной Джоном Дрю (VK5DJ) для расчетов геометрических разме­ров и электрических характеристик популярных удлинен­ных антенна Yagi (Яги) по конструкции DL6WU для диапазонов от 144 МГц до 2,4 ГГц. Эти Яги завоевали популярность ультракоротковол­новиков во всем мире благодаря простоте конструкции, высо­кой повторяемости, большому усилению и широкополосности.

В новой версии программы YC появились возможности выбирать тип сечения бума (квадратный или круглый) и элементов (квадратные, круглые или ленточные), введены рас­четы для нескольких импедансов, можно работать с несколькими мониторами и устанавливать размеры окон программы по усмот­рению пользователя.

Ре­зультатами расчетов явля­ются подробные данные обо всех размерах вплоть до радиу­сов изгиба петлевого вибратора с поясняющими надписями и размеров трасформирующе-согласующего устройства.

Программа Yagi Calculator работает под системаи Windows, Linux и Ubuntu 8.10.

Скачать программу можно на сайте автора ЗДЕСЬ в разделе Yagi Calculator.

=============================================================================================

Вертикальная петлевая антенна из Windom

Антенна «Windom» достаточно редко используется радиолюбителями. Из-за отсутствия режекторных фильтров и возможности несимметричного питания, Windom имеет некоторые преимущества как многодиапазонная антенна. К тому же, ее довольно просто монтировать. И только для работы в диапазоне 160 м она оказывается слишком короткой.

Если мы хотим использовать Windom FD-4 (как наиболее известную из этого типа антенн) на 160 м, то длины обоих плеч удваиваются, антенна становится слишком длинной. Единственный выход заключается в складывании удлинившихся излучателей, так что сама по себе образуется вертикальная Loop-антенна (петля). Правда, для 160 м эта петля должна оставаться открытой.

Таким образом мы получили замкнутую вертикальную петлю для всех классических любительских диапазонов.

Как можно судить по результатам опытов, форма охватываемой антенной площади не имеет особого значения. Настройка не представляет проблем, однако для 80 м необходимо подключить конденсатор, который не нужен на более высоких диапазонах. С помощью этого конденсатора можно на 80 м сдвинуть резонанс туда, куда это нужно. Наилучшим оказался конденсатор на 160 пФ, который был изготовлен из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, площадь была 16×260 мм. Конденсатор выдерживает мощность 750 Вт.

Для работы на 160 м конденсатор нужно закоротить, и для размыкания петли прикрепить к рабочему контакту реле дополнительный настроечный провод, который можно подвесить зигзагообразно на небольшой высоте.

Верхний провод должен висеть на высоте около 13 м, иначе возникают трудности с размещением внизу дополнительных проводов. Нижний провод при этом висит над землей на высоте около 3 м.

За исключением диапазона 3,5…3,55 МГц, где КСВ был получен около 2,5, во всех остальных диапазонах КСВ был в пределах 1,1…2. Естественно, на верхних диапазонах антенна оказывается гораздо более широкополосной.

============================================================================================

J-антенна на 430 МГц из куска плоского кабеля

Представляем конструкцию антенны на диапазон 70 см. Как известно, в США этот диапазон несколько шире и простирается до 420…450 МГц. Эта антенна очень удобна для работы в дорожных условиях, поскольку изготавливается из куска плоского кабеля.

Преимущества J-антенны
J-антенна являются популярной разновидностью вертикального диполя. В отличие от штыря λ/4, антенна имеет некоторую направленность. Достоинством является и то, что для оптимальной работы не требуются противовесы.

В данной конструкции антенны предлагается использовать двухпроводную линию Nr.22 — Nr.20 AWG (American Wire Gauge — американский сортамент провода: Nr.22 = 0,64 мм; Nr.20 = 0,81 мм); тем самым, выбирать можно из трех типов с импедансом 300 Ом. Был выбран самый дешевый из них. Для него коэффициент укорочения составлял 0,85. Но так как верхняя λ/2 секция представляет собой только один изолированный провод, здесь коэффициент укорочения был принят равным 0,9.

Таким образом, для частоты 446 МГц (что соответствует длине волны 67 см) для антенны были взяты следующие геометрические параметры:

• полуволновая секция: (67 см12) х 0,9 = 30,2 см;
• четвертьволновая секция: (67 см/4) х 0,85 = 14,2 см;
• общая длина:30,2 см + 14,2 см = 44,4 см.

В случае выбора другой рабочей частоты в диапазоне 70 см и при другом коэффициенте укорочения, эти данные необходимо соответствующим образом пересчитать. Коаксиальный кабель подключается на расстоянии 16 мм от сведенных вместе концов обоих проводников. Все размеры и общий вид конструкции показаны на рисунке выше.

Измерения КСВ для этой антенны на трех различных частотах дали вполне приемлемые значения. На 442 МГц КСВ был равен 1,5, на 446 МГц — 1,25, на 449 МГц — 1,4.

=============================================================================================

Коаксиальная антенна

Распространение в местностях, удаленных от телецентров, примитивных активных антенн без каких-либо фильтров ведет к обострению проявления помех от СВ-радиостанций и, как следствие, к конфликтам с соседями. При хороших отношениях дело ограничивается устными замечаниями, но иногда можно ожидать и диверсий против антенно-фидерных устройств. Выход один — фильтровать свой сигнал всеми доступными путями. Если конструирование и настройка эффективных фильтров низких частот владельцу СВ-станции не по плечу, то простейший способ уменьшения внеполосных излучений — применение петлевых антенн, которые, в отличие от линейных, гораздо хуже излучают гармоники сигнала. Это различной формы рамочные антенны с периметром, равным длине волны; четвертьволновые рамки и шлейфовые антенны Частным случаем шлейфовых являются антенны из коаксиального кабеля. Причем четвертьволновые короткозамкнутые коаксиальные шлейфы, ввиду их высокой добротности, являются эффективными фильтрующими контурами.

Изготовить такую антенну меня надоумил вид парника, дуги которого были изготовлены из отрезков коаксиального кабеля 7/8 дюйма фирмы NOKIA стоимостью 10 долларов за метр. Такие кабели используются в пейджинговой, сотовой радиотелефонной и радиорелейной связи, и обрезки кабеля по несколько метров при монтаже — обычное дело. В принципе, кабель может быть любого типа, но 7/8 дюйма имеет жесткую конструкцию, и антенна получается свободностоящей при креплении ее за нижний конец. Центральным проводником этого кабеля является медная трубка диаметром 9 мм, а оплеткой — тонкостенная гофрированная медная трубка.

Коэффициент укорочения примененного кабеля — 0,66, то длина шлейфовой части равна не 0,25, а 0,165λ. На верхнем конце центральный проводник перемыкается с оплеткой проволочной перемычкой, далее кабель очищается от оплетки и изоляции до длины обычной GP (в зависимости от диаметра центрального проводника, общую длину антенны корректируют при расчете или в процессе настройки).

Если используется обычный тонкий кабель, его можно крепить к деревянной мачте изолентой, либо поместить в винипластовую водопроводную трубку. При этом нужно учесть коэффициент укорочения, вносимый винипластом (0,83.. 0,84). При диаметре кабеля 22 мм длина кабеля антенны для сетки С составляет 1800 мм. Центральный проводник питающего фидера подключается на внешний проводник антенны, оплетка — на внутренний. Противовес может быть один, но, как всегда для вертикальных антенн, чем больше противовесов, тем лучше

Модель такой антенны для двухметрового диапазона показала хорошие электрические параметры: при расчете на среднюю частоту 150 МГц в полосе 140…160 МГц, ее КСВ не превышал 1,4 при минимуме 1,05. Эффективность сравнивалась с промышленным диполем и, при более чем вдвое меньшей длине, коаксиальная антенна не уступала АСКИ вплоть до 170 МГц, а в полосе частот 140…147 МГц и превосходила диполь на 3 дБ (рабочий диапазон АСКИ — 148…175 МГц).

Несколько таких антенн с успехом используются в данное время на нашем предприятии для диспетчерской связи со стационарными объектами. На диапазоне 27 МГц по эффективности коаксиальная GP соответствует обычной. КСВ антенны в пределах одной сетки не превышает 1,5 (на частоте резонанса — около 1,1), сеткой вниз нарастает до 2-х, а сеткой вверх — до 3-х. Высшие гармоники сигнала подавляются в значительной степени.

На практике это выразилось в следующем. При пользовании обычной GP, на первом канале ТВ изображение и звук попросту исчезали. Помехи были сильны и на других метровых каналах. После установки коаксиальной антенны при мощности передатчика 10 Вт в сетке С помеха выражалась лишь в срыве цветовой синхронизации на 1-м канале ТВ, на других каналах помеха не обнаруживалась вообще, а при переходе в другие сетки помеха пропадала и на первом канале ТВ Эти данные относятся к коллективной системе ТВ, использующей канальные усилители.

Еще одним положительным качеством этой антенны является то, что она замкнута по постоянному току, т.е. на ней не наводится статическое электричество.

=============================================================================================

Трехдиапазонная вертикальная антенна без трапов

Эта антенна аналогична многодиапазонному излучателю, разделенному на части траповыми контурами. Но здесь вместо резонансных контуров, вставленных между отдельными частями излучателя, использованы четвертьволновые отрезки коаксиального кабеля закороченные на одном из концов. Основная идея такой конструкции заключается в том, что короткозамкнутая четвертьволновая линия действует также как и обычные параллельные резонансные контура. Но при ее использовании существенно изменяются размеры и механическая конструкция антенны.

Кабель сматывается, крепится к излучателю и подключается так, чтобы внутренняя жила кабеля была соединена с нижней частью излучателя, а экран кабеля — с верхней частью.

Резонансную частоту можно настроить, уменьшая ступенчато длину кабеля. При этом необходимо следить за КСВ — он будет увеличиваться при продвижении от верхнего к нижнему концу диапазона.

Для антенны 14/21/28 МГц целесообразно выбрать резонансными частоты 21000 и 28500 кГц (наилучший КСВ — на этих частотах). Большинство коаксиальных кабелей (с полиэтиленовой изоляцией) имеют коэффициент укорочения 0,66, поэтому для отрезка коаксиального кабеля между частями излучателя на 14 и 21 МГц необходима длина 2,35 м, а для отрезка между частями на 21 и 28 МГц — длина 1,75 м.

Конец кабеля изолируется на длине примерно 20 мм и соединяется с трубкой.

После настройки оба конца кабеля нужно закрыть изоляцией, устойчивой к атмосферным воздействиям. Кабель сматывается, диаметр четырех и, соответственно, пяти витков — около 150 мм.

Для хорошей работы требуется еще три-четыре радиала длиной 5 м каждый. Однако простейший вариант такой антенны будет работать с одним радиалом, или же с системой заземления любых размеров, которые позволяет место установки антенны.

=============================================================================================

Малогабаритные многовитковые рамочные антенны

Малогабаритные многовитковые рамочные антенны обычно используются как приемные. Гарри Лителл SMOVPO представил вариант такой антенны пригодной не только для приема, но и для передачи на диапазонах 80 и 160 метров.

Конструкция антенны показана на рисунке выше. Многовитковое полотно рамки изготовлено из 20 метров литцендрата диаметром 2 мм. К концам этой рамки подсоединен КПЕ 3…30 пФ, которым можно настраивать антенну в резонанс в диапазоне от 3,5 до 3,8 МГц. Ось КПЕ желательно снабдить верньером, т.к. рабочая полоса частот антенны всего 10 кГц.

Согласование антенны с 50-омным фидером выполняется с помощью петли связи в виде прямоугольного треугольника с катетами по 800 мм, выполненной из того же литцендрата, что и антенное полотно.

С таким согласователем автор добился КСВ на резонансной частоте не более 1,6. Петля связи соединяется с фидером с помощью кабельного соединителя (см. самый верхний рисунок). Полотно антенны и петля связи размещены на крестовидных распорках из дерева (можно использовать бамбук, ПВХ трубы и т.д.). Для работы на 160-метровом диапазоне параллельно КПЕ подпаивают высоковольтный конденсатор на 410 пФ (например, параллельно соединив 360 и 51 пФ).

Автор отмечает, что данная рамочная антенна не является высокоэффективной DX-антенной, но ее хорошо использовать как вторую антенну на маленьком балконе, на полевых днях или в отпуске, т.к. она легко собирается и в транспортном виде занимает мало места. Являясь магнитной антенной, она может использоваться как хорошая приемная антенна на нижних КВ-диапазонах, особенно в городских условиях, богатых электрическими помехами, а как передающая — она все же является компромиссом.

=============================================================================================

Индикатор поля — волномер

Схема собирается из старых деталей, навесной монтаж прямо на индикаторе, на пластинке облуженного фольгированного текстолита. Может быть весьма полезна при настройке выходных каскадов передатчиков и антенн УКВ-диапазона 144 МГц.

При использовании головки с током полного отклонения 100 мкА, излучение 300 мВт «хэндика» со штатной «резинкой» регистрируется на расстоянии более 10 м, т.е. нескольких длин волн. Катушка — бескаркасная, 4 витка провода 0,5 на оправке 4 мм, отвод — от 3-го витка. Антенна — вертикально стоящий кусок проволоки диаметром 1…2 мм и длиной 0,5…1 м. Подстроечный конденсатор — типа КПВМ-1 с воздушным диэлектриком, к оси припаян указатель шкалы — отрезок провода.

============================================================================================

Аналог Speader beam — Шестидиапазонная направленная антенна

Опубликовано 28.03.2012

HA1SU занимала мысль — как построить многодиапазонную антенну хорошего качества, которую можно было бы легко установить, демонтировать (в случае необходимости), перевезти и снова установить. Идею такой антенны он получил от HA5RE  Обнаружилось, что трехдиапазонная антенна, о которой сообщал в «Practical Wireless Fred Caton (VK2BQ — G30NC). На ее основе HA1SU построил шестидиапазонный вариант, после длительных экспериментов удалось добиться успехов. На каждом из диапазонов КСВ по всей полосе не превышало 1,5. В распоряжении не было точных измерительных приборов, но по описанию VK2BQ, усиление по отношению к диполю составляет 3-4 дБ, а отношение вперед/назад в пределах 12-18 дБ в зависимости от диапазона. Сборка и установка антенны занимает около 40 минут.

Чертеж антенны и расчет размеров показаны на рисунке выше.

Антенна состоит из четырех диэлектрических распорок, расположенных в форме буквы X. Она имеет активный вибратор и пассивный рефлектор на каждый диапазон. Вследствие возникающего фазового сдвига в 90°, пассивный элемент ведет себя как рефлектор, и это дает хорошо известную кардиоидную диаграмму направленности. Расстояние между концами вибратора и рефлектора не должно быть больше 6 мм, однако оно не может быть и слишком малым, поскольку между концами имеется максимум напряжения, что может привести к пробою. Необходимо обращать внимание на качество изоляции. Оптимальное расстояние — 3 .4 мм

Конструкция

Для закрепления проводов использовался вариант с фиксированно установленной мачтой диаметром 10 мм и длиной 4,2 м. Три года она без поломок сносила все превратности погоды. Для распорок использовался раздвигающиеся стеклоптастиковые удилища, на которых можно разместить антенны начиная с диапазона 10 МГц. Правда, на диапазоне 10 МГц элементы пришлось оставить ненатянутыми. Увеличив несущую часть, можно устранить этот недостаток, однако на практике ненатянутые элементы не ощущаются как недостаток.

Достоинство сравнительно небольшого среднего звена — легкость перевозки, что идеально для поездок.

Несущая крестовина была изготовлена из двух труб диаметром 3/4 дюйма и длиной 50 см. В середине длины трубок делался вырез до половины толщины, такой же ширины, что и толщина трубок. Вырезами трубки накладываются друг на друга так, что образуют одну плоскость. Кромки установленных под прямым углом трубок сваривают друг с другом. К одному из боков стержня, близко к середине, приваривается пластина, так чтобы в нее помещалась поворотная труба. Внимательно следите за тем, чтобы пластина была перпендикулярна несущей плоскости; кроме того, необходимо позаботиться об антикоррозионном покрытии. Поворотную мачту нужно взять такой длины, чтобы она была на 1,2 м выше несущей части Распорки нужно растянуть на верхний конец мачты иначе рамки под действием веса будут сильно прогибаться. Для растяжек нужно использовать всепогодный синтетический шнур.

Вибраторы и рефлекторы изготавливаются из устойчивой к атмосферным воздействиям проволоки сечением 1,6 мм . Их нарезают по следующим размерам:

Элементы связывают изолирующими пластинками, как показано на схеме антенны. Для пластинок использовался односторонний стеклотекстолит, на котором посередине удалена фольга — разрез шириной 3 мм.
Концы вибраторов нужно припаять к фольге. Вибраторы временно закрепляются на распорках — например изолентой.

Рефлекторы соединяются посередине, изолированно друг от друга, в пучок, со стороны активных вибраторов они посередине нанизываются на пластинку, которая находится в корпусе из пластмассы. Эта пластинка также изготавливается из стеклотекстолита с полностью удаленной фольгой. Диаметры отверстий должны быть на 0,5 мм больше, чем внешний диаметр проволоки.

Настройка

Временно смонтированную антенну необходимо поднять хотя бы на высоту 2 м. Измерьте резонансные частоты каждой из антенн по отдельности, затем соедините их вместе в точке питания и снова отыщите частоты резонанса.

Если есть необходимость, приступайте к настройке (при точном соблюдении размеров в этом нет необходимости). Начинайте с диапазона 10 МГц. После окончания настройки закрепите рамки.

Желательно применить любое симметрирующее устройство 50/50 Ом. Для защиты от электростатических зарядов можно включить между контактами питания антенны резистор на 100 кОм.

============================================================================================

Антенна Loop Feed Array Yagi на диапазон 50 Мгц.

Антенны Яги с рамочным вибратором, расположенным в плоскости антенны называются LFA Yagi (Loop Feed Array Yagi) и характеризуются большим, чем у обычных Яги рабочим диапазоном частот. Одной из популярных LFA Yagi является 5-элементная конструкция Джастина Джонсона (G3KSC) на 6-метровый диапазон.

Схема антенны проста:

Чертеж вибратора:

Размеры элементов, расстояний до рефлектора и диаметров алюминиевых трубок, из которых выполнены элементы согласно таблицы:

Элементы установлены на траверсе длиной около 4,3 м из квадратного алюминиевого профиля сечением 90×30 мм через изоляционные переходные планки. Вибратор питается по 50-омному коаксиальному кабелю через симметрирующий трансформатор 1:1.

Настройка антенны по минимальному КСВ в середине диапазона производится путем подбора положения торцевых П-образных частей вибратора из трубок диаметром 10 мм. Изменять положение этих вставок нужно симметрично, т.е., если правую вставку выдвинули на 1 см, то и левую нужно выдвинуть на столько же.

Антенна имеет следующие характеристики: максимальное усиление 10,41 дБи на 50,150 МГц, максимальное отношение фронт/тыл 32.79 дБ, рабочий диапазон частот 50,0-50,7 МГц по уровню КСВ=1,1

===========================================================================================

Трехэлементная антенна Yagi (Яги) на 435 МГц из подручных материалов

Трехэлементная антенна Yagi (Яги) на 435 МГц сконструирована Иржи Хавранеком (OK2HY) из подручных материалов и прекрасно работает как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией в комплексе с портативной радиостанцией Alinco DJ-480.

Эскиз антенны с размерами показан выше. Несущая траверса изготовлена из пластиковой трубки диаметром 20 мм. Для удерживания антенны рукой в ее торец со стороны рефлектора вставлена верхняя часть лыжной палки. Элементы антенны изготовлены из голого медного провода диаметром 2-3 мм. Питается антенна по 50-омному кабелю, который подключается непосредственно к вибратору. КСВ антенны изменяется от 1,15 до 1,3 в диапазоне 430-440 МГц.

=============================================================================================

Антенна UT5VD на 2-метровый диапазон с круговой диаграммой направленности в двух плоскостях

При работе на 2-метровом диапазоне используют антенны как с вертикальной поляризацией (в основном для мобильной связи и при работе через репитеры), так и с горизонтальной. При этом желательно иметь антенну с круговой диаграммой направленности и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях. Последнее очень важно при работе через спутниковые (ИСЗ) ретрансляторы. Для этих целей, как правило, применяют несколько антенн, что снижает оперативность в работе при условии дальнего нестабильного прохождения на 2-метровом диапазоне.

Автору удалось решить проблему, реализовав антенну практически со сферической диаграммой направленности. При этом антенна может излучать и, соответственно, принимать электромагнитные волны как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией.

Основой конструкции является популярная J-антенна (рис. выше). Она представляет собой вертикальный диполь, питаемый с нижнего конца с помощью короткозамкнутой четвертьволновой линии. Как изветно, эта антенна работает только с вертикальной поляризацией и имеет круговую диаграмму в горизонтальной плоскости с глубоким минимумом в вертикальном направлении.

Автор предложил изменить форму вертикального излучателя этой антенны, изогнув диполь пополам на под 90°. При этом горизонтальная часть диполя в первом варианте состояла из двух противоположных элементов длиной четверть волны каждый:

В последней модификации автор антенны предложил выполнить горизонтальную часть излучателя из четырех взаимно перпендикулярных отрезков длиной четверть волны, имеющих электрический контакт с вертикальной частью излучателя:

Конструкция антенны проста в изготовлении и легко повторяема даже для начинающих радиолюбителей. Вертикальные части антенны выполнены из трубы диаметром 32 мм. Материал — бронза, латунь, медь, а также алюминиевые сплавы при условии обеспечения надежного электрического контакта всех частей антенны и согласующего устройства (пайка или сварка). Горизонтальная крестовидная часть изготовлена из прутка или трубки диаметром 6 мм (материал — аналогичный с примененной трубой диаметром 32 мм).

У этой конструкции сохраняется преимущество J-антенны, при котором нижний конец короткозамкнутой четвертьволновой линии может быть заземлен, например, электрически соединен с заземленной мачтой и в этом случае вся антенна может служить хорошим молниеотводом.

Настройка заключается в подборе места подсоединения кабеля питания к согласующей линии по минимуму КСВ.

Автор применил кабель марки РК-75, но можно использовать и фидер с волновым сопротивлением 50 Ом. При указанных выше размерах и 75-омном фидере КСВ=1,0 вблизи 145,5 МГц.

Антенна установлена на металлической заземленной мачте, на высоте 7 м над землей, но можно использовать мачту из любого материала и конструкции. Посторонние токопроводящие предметы должны быть удалены от горизонтальных элементов более чем на 2 метра. При соответствующем изменении геометрических размеров такую антенну можно построить и для других УКВ диапазонов.

Антенна показала неплохие результаты при всех видах прохождения, а также при связях через любительские ИСЗ в зоне их видимости и без провала сигнала «над головой». Во время «Полевого дня» был проведен эксперимент, в ходе которого сигналы маяка, на котором использовалась описываемая антенна, принимали на антенны как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией примерно с одинаковой громкостью.

На рисунках выше показаны два варианта подключения кабеля к согласующей линии. В первом случае центральная жила подпаяна к проводнику линии, соединенному с излучателем, а в авторском варианте — наоборот. Оба варианта равнозначны, хотя в публикациях чаще встречается способ подключения кабеля как на первом изображении.

=========================================================================================